撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

細(xì)胞膜上廣泛分布著管狀突起結(jié)構(gòu)，例如絲狀偽足、樹突、納米隧道管和收縮絲等。它們在多種生理過程和疾病狀態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，包括血管生成、傷口愈合及癌癥轉(zhuǎn)移。這些突起的形成和穩(wěn)定對其功能至關(guān)重要，其所涉及的分子機(jī)制長期以來一直是研究的熱點領(lǐng)域。

2026 年 6 月 9 日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院俞立教授、王宏偉教授及香港大學(xué)劉楠助理教授作為共同通訊作者（），在Vita期刊發(fā)表了題為：Polymerization of Tetraspanin 7 into Helical Transmembrane Skeletons for Tubular Membrane Stabilization 的研究論文。
該研究發(fā)現(xiàn)，四次跨膜蛋白TSPAN7能夠感知膜曲率，并在高曲率管狀膜上聚合形成螺旋狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而揭示了一種此前未知的跨膜蛋白組裝新機(jī)制，TSPAN7 的螺旋結(jié)構(gòu)潛入膜脂雙層結(jié)構(gòu)內(nèi)部，充當(dāng)“跨膜骨架”（Transmembrane Skeleton），有效維持管狀膜突起在機(jī)械應(yīng)力下的結(jié)構(gòu)完整性。

管狀結(jié)構(gòu)是細(xì)胞組織的基本單位。不同尺度的管狀細(xì)胞膜突起連接著細(xì)胞體空間上相距較遠(yuǎn)的區(qū)域，從而實現(xiàn)信息傳遞與協(xié)調(diào)，顯著提升了組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。神經(jīng)元具有特化的管狀細(xì)胞膜突起，包括軸突、樹突和樹突棘。其他類型的管狀細(xì)胞膜突起，例如纖毛、絲狀偽足、隧道納米管、細(xì)胞導(dǎo)管及收縮絲，在多種細(xì)胞類型中廣泛存在。

管狀細(xì)胞膜突起的形成與穩(wěn)定是至關(guān)重要且復(fù)雜的過程。它們涉及從平坦的膜表面啟動高曲率結(jié)構(gòu)，這需要克服顯著的能量障礙。盡管管狀細(xì)胞膜突起的柔韌性賦予其動態(tài)功能，但同時也帶來了脆弱性。細(xì)胞表面會遭遇多種機(jī)械應(yīng)力：流體流動產(chǎn)生剪切力，而細(xì)胞間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）之間的黏附則產(chǎn)生牽引力。這些力可能導(dǎo)致管狀細(xì)胞膜發(fā)生彎曲或狹窄，甚至引發(fā)破裂。因此，維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及其相關(guān)機(jī)制顯得尤為重要。細(xì)胞骨架在形成和維持管狀細(xì)胞膜突起中發(fā)揮核心作用，然而，是否存在其他機(jī)制來支持管狀細(xì)胞膜突起，目前仍是一個未解之謎。

近期有研究表明，四次跨膜蛋白家族（TSPAN）參與了質(zhì)膜上管狀突起的形成。具體而言，CD9/TSPAN29 和 TSPAN4 被鑒定為正曲率膜的傳感器，并參與管狀膜的重塑過程。TSPAN 最為人熟知的功能是作為膜上的組織者，目前已發(fā)現(xiàn)兩種不同的組織策略：TSPAN 可通過招募多種蛋白質(zhì)伙伴和脂質(zhì)，組裝成四次跨膜蛋白富集微區(qū)（TEM）；此外，TSPAN 寡聚體還能自發(fā)組織成高度有序的超分子結(jié)構(gòu)。

TSPAN7是四跨膜蛋白家族的一員，已被發(fā)現(xiàn)與多種疾病相關(guān)，例如智力障礙、病毒感染、糖尿病以及癌癥的發(fā)生發(fā)展。TSPAN7 的過表達(dá)可促進(jìn)海馬神經(jīng)元中絲狀偽足和樹突棘的形成，而敲低 TSPAN7 則能增強(qiáng)樹突棘的運動性和更新率。此外，在單核細(xì)胞來源的樹突狀細(xì)胞（MDDC）成熟過程中，TSPAN7 的表達(dá)被誘導(dǎo)上調(diào)；敲低 TSPAN7 會損害 MDDC 的樹突形成，并阻斷 HIV-1 通過樹突向T細(xì)胞的傳遞。這些關(guān)于 TSPAN7 的功能研究揭示了其在塑造和穩(wěn)定管狀膜結(jié)構(gòu)中的重要作用。然而，其潛在的分子機(jī)制在很大程度上仍不清楚。

在這項最新研究中，研究團(tuán)隊采用整合方法，結(jié)合活細(xì)胞成像、體外重構(gòu)及原位冷凍電鏡分析，發(fā)現(xiàn)TSPAN7能夠感知高膜曲率，并在高度彎曲的管狀膜上自組裝形成螺旋結(jié)構(gòu)。在該螺旋組裝中，TSPAN7 單體通過頭對頭和背對背的相互作用排列成螺旋原絲，多個原絲纏繞在一起，在機(jī)械應(yīng)力下抵抗拉伸引起的狹窄與斷裂，從而穩(wěn)定管狀膜突起。TSPAN7 的螺旋排列與管狀膜突起中肌動蛋白纖維的存在呈負(fù)相關(guān)，提示其可能通過一種互補(bǔ)機(jī)制參與管狀膜的穩(wěn)定。

TSPAN7 螺旋的冷凍電鏡重構(gòu)

在這些發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊提出了“跨膜骨架”這一新概念，TSPAN7 的螺旋結(jié)構(gòu)充當(dāng)“跨膜骨架”，有效維持管狀膜突起在機(jī)械應(yīng)力下的結(jié)構(gòu)完整性。

由 TSPAN7 構(gòu)成的跨膜骨架的工作模型

總的來說，該研究揭示了一種此前未報道的跨膜蛋白組裝策略，以及維持管狀細(xì)胞膜突起的新機(jī)制。

論文鏈接：

https://www.vita-journal.com/vita/EN/10.15302/vita.2026.05.0039