国产顶刊Vita：清华大学俞立团队等揭示跨膜骨架及其维持膜管完整的新机制|俞立|树突|清华大学|细胞膜|膜蛋白|跨膜骨架

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

细胞膜上广泛分布着管状突起结构，例如丝状伪足、树突、纳米隧道管和收缩丝等。它们在多种生理过程和疾病状态中发挥关键作用，包括血管生成、伤口愈合及癌症转移。这些突起的形成和稳定对其功能至关重要，其所涉及的分子机制长期以来一直是研究的热点领域。

2026 年 6 月 9 日，清华大学生命科学学院俞立教授、王宏伟教授及香港大学刘楠助理教授作为共同通讯作者（），在Vita期刊发表了题为：Polymerization of Tetraspanin 7 into Helical Transmembrane Skeletons for Tubular Membrane Stabilization 的研究论文。
该研究发现，四次跨膜蛋白TSPAN7能够感知膜曲率，并在高曲率管状膜上聚合形成螺旋状结构，进而揭示了一种此前未知的跨膜蛋白组装新机制，TSPAN7 的螺旋结构潜入膜脂双层结构内部，充当“跨膜骨架”（Transmembrane Skeleton），有效维持管状膜突起在机械应力下的结构完整性。

管状结构是细胞组织的基本单位。不同尺度的管状细胞膜突起连接着细胞体空间上相距较远的区域，从而实现信息传递与协调，显著提升了组织结构的复杂性。神经元具有特化的管状细胞膜突起，包括轴突、树突和树突棘。其他类型的管状细胞膜突起，例如纤毛、丝状伪足、隧道纳米管、细胞导管及收缩丝，在多种细胞类型中广泛存在。

管状细胞膜突起的形成与稳定是至关重要且复杂的过程。它们涉及从平坦的膜表面启动高曲率结构，这需要克服显著的能量障碍。尽管管状细胞膜突起的柔韧性赋予其动态功能，但同时也带来了脆弱性。细胞表面会遭遇多种机械应力：流体流动产生剪切力，而细胞间或细胞与细胞外基质（ECM）之间的黏附则产生牵引力。这些力可能导致管状细胞膜发生弯曲或狭窄，甚至引发破裂。因此，维持结构稳定性及其相关机制显得尤为重要。细胞骨架在形成和维持管状细胞膜突起中发挥核心作用，然而，是否存在其他机制来支持管状细胞膜突起，目前仍是一个未解之谜。

近期有研究表明，四次跨膜蛋白家族（TSPAN）参与了质膜上管状突起的形成。具体而言，CD9/TSPAN29 和 TSPAN4 被鉴定为正曲率膜的传感器，并参与管状膜的重塑过程。TSPAN 最为人熟知的功能是作为膜上的组织者，目前已发现两种不同的组织策略：TSPAN 可通过招募多种蛋白质伙伴和脂质，组装成四次跨膜蛋白富集微区（TEM）；此外，TSPAN 寡聚体还能自发组织成高度有序的超分子结构。

TSPAN7是四跨膜蛋白家族的一员，已被发现与多种疾病相关，例如智力障碍、病毒感染、糖尿病以及癌症的发生发展。TSPAN7 的过表达可促进海马神经元中丝状伪足和树突棘的形成，而敲低 TSPAN7 则能增强树突棘的运动性和更新率。此外，在单核细胞来源的树突状细胞（MDDC）成熟过程中，TSPAN7 的表达被诱导上调；敲低 TSPAN7 会损害 MDDC 的树突形成，并阻断 HIV-1 通过树突向T细胞的传递。这些关于 TSPAN7 的功能研究揭示了其在塑造和稳定管状膜结构中的重要作用。然而，其潜在的分子机制在很大程度上仍不清楚。

在这项最新研究中，研究团队采用整合方法，结合活细胞成像、体外重构及原位冷冻电镜分析，发现TSPAN7能够感知高膜曲率，并在高度弯曲的管状膜上自组装形成螺旋结构。在该螺旋组装中，TSPAN7 单体通过头对头和背对背的相互作用排列成螺旋原丝，多个原丝缠绕在一起，在机械应力下抵抗拉伸引起的狭窄与断裂，从而稳定管状膜突起。TSPAN7 的螺旋排列与管状膜突起中肌动蛋白纤维的存在呈负相关，提示其可能通过一种互补机制参与管状膜的稳定。