事实证明，并非所有从人体许多细胞表面突出的毛发状纤毛都是相同的——有无数用于扫动、游动和其他功能的纤毛，还有直到最近才神秘的原纤毛。
几乎所有人体细胞都包含这些众多的微小突起。更丰富的纤毛种类是运动性的；它们像桨一样运作，以协调的波浪划动，帮助细胞在液体中推进，或扫动细胞表面上的物质（如在呼吸系统中，数百万纤毛排列在气道中，帮助排出粘液、死细胞和其他身体碎屑）。相比之下，细胞也包含一个单独的、非运动性的纤毛，称为原纤毛。人们已经知道它存在于细胞上一个多世纪了，但许多人认为它是一个无功能的进化残余物。
在过去十年中，出现的证据表明，原纤毛确实具有功能。例如，视网膜细胞检测光线的能力、嗅觉系统细胞检测气味的能力都需要原纤毛，并且原纤毛还关键地参与了一系列其他细胞通讯过程。
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所有这些不同的细胞活动共同之处在于特定的细胞表面受体，这些受体接收感觉信号并将信息传递到细胞中。大部分这种细胞通讯机制发生在原纤毛处，部分原因是这种细胞器从细胞体延伸出来，在那里它可以访问环境信号。因此，原纤毛充当一种分子天线，接收和传输细胞的信号。
细胞的特定受体如何从细胞的质膜迁移到纤毛仍然没有完全理解。最近由斯坦福大学分子和细胞生理学教授马森斯·纳丘里领导的研究，于6月25日发表在细胞杂志上，增加了一些新的分子细节。
纳丘里和他的同事专注于理解BBS蛋白家族，之所以这样命名是因为这些蛋白的缺陷会导致原纤毛功能障碍和罕见的遗传疾病，即巴德-比德尔综合征 (BBS)。BBS 患者会经历视网膜退化，以及嗅觉丧失；许多患者也倾向于有其他症状，包括额外的手指和脚趾、糖尿病、肥胖症和肾脏疾病，这表明原纤毛在人类健康中发挥着广泛的作用。
“所有这些症状都出现在非常年幼的 BBS 患者身上，”纳丘里说。例如，在六到十二个月大的时候，个体已经严重肥胖；大约五岁时，他们的视网膜退化，到青春期时，他们就合法失明了。
值得注意的是，广泛的器官功能障碍可能源于这种非常不显眼的细胞器，即原纤毛。“这对许多细胞生物学家来说真是一个警钟。这里有一些重要的东西，”纳丘里说。
已知有 14 个 BBS 基因，其中任何一个基因发生突变都可能导致该疾病。来自其中七个基因的蛋白质产物组装成一个复合物，称为 BBSome，之前由纳丘里的实验室发现。然而，BBS 蛋白的精确功能仍然不清楚。“当时，我们很高兴能有一个统一的 BBS 假设，即一个生化实体将许多这些基因产物聚集在一起。但就功能而言，这仍然是我们难以捉摸的东西，”纳丘里说。
不参与这项研究的西蒙弗雷泽大学分子生物学和生物化学教授米歇尔·勒鲁瓦之前的研究表明，BBS 蛋白有助于在纤毛内移动其他蛋白质，可能有助于将蛋白质靶向或从这个细胞区室运出。这项新研究提供的证据表明，BBS 蛋白也有助于将受体蛋白递送到纤毛表面。研究人员使用小鼠神经元细胞，发现 BBSome 对质膜（细胞表面）上存在的受体进行分类，并将受体靶向纤毛，使其发挥作用。“BBSome 抓住特定的膜蛋白并将其拖入纤毛膜，”纳丘里说。
“我们在 [BBS 患者] 中看到的所有这些不同的症状很可能都是由未到达纤毛的特定受体引起的，因此特定的信号通路没有得到适当的信号传递，”纳丘里说。
接下来，研究人员有兴趣识别可能由 BBSome 转运的其他受体。一种可能性涉及大脑感知体内脂肪量的方式，这种过程被认为取决于已知与 BBS 蛋白相互作用的受体。因此，未来的研究可能会探讨基于纤毛的细胞通讯如何调节体重和肥胖。
这项研究也可能有助于开发药物疗法，以帮助平衡与纤毛功能相关的问题。“例如，在可能有肥胖问题的人中，人们可以想象一种方法来专门调节 BBS 蛋白或有助于关键受体运输到纤毛的其他蛋白质的功能，或改变纤毛信号通路，例如改善临床症状，”勒鲁瓦说。