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纤毛/鞭毛是以细胞微管为核心,突起于细胞表面的保守细胞器。纤毛在很多物种细胞都有分布,在脊椎动物细胞分布更为广泛几乎所有细胞表面都有纤毛。纤毛长度受到精准的调控,同种类型细胞的纤毛长度基本一致。这种常见的细胞器在细胞信号传导、细胞分裂、细胞运动以及动物发育过程中发挥着重要作用,其结构缺陷和长度异常还会造成很多人类疾病。纤毛呈现出近似圆柱体的形状,体积大小可以直接通过长度来定量。同时作为一种便于观察的细胞器,纤毛的长度很容易测量,纤毛是研究细胞器大小调控的理想模型。纤毛长度控制机制的研究有多方面的意义,不但能为人类纤毛相关疾病提供理论依据,还能帮助我们了解细胞器大小调控的基本过程。纤毛长度调控理论目前还存在很大的争论,主要争议点在于细胞能否感受自身纤毛长度,并作出相应的调节,而这个问题的关键在于是否存在活性分子,其活性随纤毛长度变化出现相应的活性变化,而活性变化又反过来调节纤毛长度。我们主要使用衣藻研究纤毛,原来的研究发现,伴随着纤毛解聚和切割,衣藻蛋白激酶CALK发生SDS-PAGE敏感的磷酸化修饰,而在纤毛再生过程中,CALK的磷酸化状态与纤毛长度紧密相关。本研究鉴定了CALK的激酶活性调控位点为第193位苏氨酸(T193),位于激酶保守结构域第八亚区活化环上,和CALK同源蛋白Aurora T288类似,CALKT193磷酸化与否直接决定CALK磷酸化底物的能力。实验显示在无纤毛细胞中CALK的激酶活性很低,随着纤毛再生变长,CALK激酶活性逐渐增加,在纤毛达到全长时,恢复到正常水平;而在纤毛解聚过程中,CALK激酶活性出现迅速上调,而随着纤毛逐渐变短,CALK激酶活性逐渐下降,结合纤毛长度突变体,证实CALK活性调节和纤毛长度变化呈现线性关系。本研究还发现,T193磷酸化修饰并非原来报道的SDS-PAGE敏感的磷酸化,后者发生在蛋白C端非激酶区,可能对CALK的激酶活性起到调节作用。这些实验证实,在纤毛解聚和组装过程中,蛋白激酶CALK调控位点T193的磷酸化状态可以直接地连续地反映纤毛长度信号,为细胞主动感受自身纤毛长度的负反馈机制提供了强有力的证据。我们还利用比较蛋白组学手段,利用定量技术分析再生短纤毛和全长纤毛中,纤毛蛋白的的含量,确定了纤毛蛋白的组装顺序,为纤毛结构的极性现象和纤毛长度研究提供了新的线索。