位於德累斯頓、多特蒙德、美因河畔法蘭克福和哥廷根的MPI研究所的團隊通過合作努力，首次證明了一種在神經元中運輸信使RNA方面起著關鍵作用的蛋白質複合物。腦細胞的每一個部分，甚至其冗長的分支，都參與了蛋白質的生產。神經元中缺乏這種功能會導致嚴重的神經系統疾病，如殘疾和癲癇。

FERRY可以沿著細胞內的道路網絡雙向行駛。資料來源：Schuhmacher等人（2023）/MPI-CBG

由德累斯頓馬克斯-普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所（MPI）的Marino Zerial和多特蒙德分子生理學研究所的Stefan Raunser領導的團隊取得了一項重大發現。他們與美因河畔法蘭克福的腦研究研究所和哥廷根的生物物理化學研究所的同事合作，發現了一種新的機制，可以將信使RNA（mRNA），即蛋白質的藍圖，準確地輸送到神經元內需要的地方。

利用一系列技術，研究人員確定了一種名為FERRY的蛋白質複合物，它將mRNA與細胞內的載體聯繫起來，並闡明了其作用和結構。這一發現可能會使人們更好地了解由FERRY功能失常引起的神經系統疾病，並可能找到新的醫療目標。這些結果在最近的兩項工作中得到了詳細說明，這兩項工作相繼在《分子細胞》雜誌上發表。

在神經元中，FERRY與EEs相連，其作用類似於運輸過程中的綁帶： 它直接與mRNA相互作用並將其固定在EEs上，EEs因此成為mRNA在腦細胞中運輸和分配的物流載體。資料來源：Schuhmacher等人（2023）/MPI-CBG

遙遠的地方，如此之近!

“這些論文為闡明mRNA在腦細胞中的分佈機制提供了一個重大進展，”Marino Zerial說。

細胞利用mRNA作為藍圖，核醣體作為3D打印機來生產重要的蛋白質。然而，腦細胞有一個後勤方面的挑戰需要克服： 在大腦中，樹狀的樹枝可以橫跨數厘米。”這意味著成千上萬的mRNA需要被運送到遠離細胞核的地方，類似於為整個國家的超市適當供貨的物流工作，”該研究的第一作者Jan Schuhmacher說。

到目前為止，研究人員將載體的作用歸結為細胞內的球形隔間，稱為晚期內膜體。然而，MPI的科學家們認為，一種不同形式的隔間，稱為早期內膜體（EEs），也適合作為mRNA的載體，因為它們能夠沿著細胞內的道路網絡進行雙向旅行。在第一份出版物中，由德累斯頓MPI的Marino Zerial領導，科學家們發現了一種蛋白質複合物的功能，他們稱之為FERRY（五亞基內體Rab5和RNA/核醣體中間體）。在神經元中，FERRY與EEs相連，其作用類似於運輸過程中的綁帶： 它直接與mRNA相互作用並將其固定在EEs上，EEs因此成為mRNA在腦細胞中運輸和分配的後勤載體。

複雜的細節

但FERRY是如何與mRNA結合的？這就是來自多特蒙德MPI的Stefan Raunser小組發揮作用的時候了。在第二份出版物中，Dennis Quentin等人使用低溫電子顯微鏡（cryo-EM）來推斷FERRY的結構以及允許複合物與EE和mRNA結合的分子特徵。新的FERRY三維原子模型的分辨率為4 Ångstroms，顯示了一種新的結合RNA的模式，它涉及到盤繞結構域。科學家們還解釋了一些基因突變如何影響FERRY連接mRNA的能力從而導致神經系統疾病。

Raunser說：”我們的研究為更全面地了解由mRNA運輸或分配失敗引起的神經系統疾病奠定了基礎，這也可能導致確定治療上的相關目標。”