Dev Cell：苗光夏等首次在体内揭示细胞与细胞间建立新连接的分子机制

细胞迁移（cell migration）是生物体发育中一个常见的过程。在发育过程中，细胞能以单个，一小簇，或大量聚集的形式进行迁移。在迁移的过程中，细胞间保持动态性的连接。在迁移完成后，迁移的细胞必须在它们移动的终点处与新的细胞建立稳定的新连接。大量的研究专注研究细胞在迁移过程中的机制，相对地，在细胞完成迁移后，如何与周围的细胞建立新连接的机制却缺乏深入的研究。在大多数正常发育过程中，如原肠陷入（gastrulation），神经管的发育（neural crest development），迁移的细胞必须在新的位置与特定的细胞形成连接。这些新连接形成后，必须能在发育的过程中保持稳定地连接在一起。因为在发育过程中，形态发生（morphogenesis）伴随着强大的推力，拉力的变化。在癌症转移中，细胞与细胞新连接的建立也是一步最要的过程。但是，这一重要过程在体内研究中难度也很大，因为很难预先知道癌细胞会转移到什么新位置。

近日，加州大学圣巴巴拉分校Denise J. Montell团队（第一作者为苗光夏博士）在Developmental Cell杂志上发表文章Integration of Migratory Cells into a New Site In Vivo Requires Channel-Independent Functions of Innexins on Microtubules，利用黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）卵巢的边界细胞（border cell）作为模型研究细胞与细胞如何建立新的连接。

果蝇的卵巢由不同发育阶段的卵室（egg chamber）组成。每一个卵室都由一层单层的卵泡细胞（follicle cell）包裹着16个生殖细胞（15个助细胞（nurse cell）和一个卵细胞（oocyte））。在卵巢发育过程中，6到8个边界细胞会先从卵泡细胞中分层（delaminate），并开始向卵细胞的边界迁移。当边界细胞到达卵细胞的边界，它们会进行形态上的改变并附着在卵细胞上。同一时间，向心细胞（centripetal cell）（卵细胞和助细胞之间的一层卵泡细胞），也开始从卵室的边缘向中心迁移。随着向心细胞的迁移，向心细胞和边界细胞会相遇并形成新连接，最终一起形成卵孔（micropyle）的结构（图1）。精子通过卵孔进入卵细胞形成受精卵。

在本研究中，研究人员首先通过固定样品和活体影像的结果，详细描述了边界细胞完成迁移后，如何附着在卵细胞上，并何如与向心细胞建立新的连接（neolamination）。这是首次有研究在体内，从组织和细胞层面详细描述细胞迁移完成后，细胞与细胞建立新连接的过程。进一步，通过RNA干扰技术，发现在边界细胞中下调Innexins会影响边界细胞与卵细胞新连接的形成。Innexins是形成间隙连接（gap junction）的一个蛋白质家族，是脊椎动物连接蛋白（Connexin）的功能性类似物（functional analogs）。Innexins是一个四次穿膜蛋白家族，8个的Innexin蛋白可以在细胞膜上形成半通路（hemichannel），在两个细胞间的半通路会形成间隙连接。一些小分子，如钙离子等可以通过间隙连接从一个细胞转移到另一个细胞。研究人员发现下调Inx2和Inx3不影响边界细胞完成迁移，但是边界细胞完全迁移后不能稳定地附着到卵细胞上。

通过免疫染色，穿透电镜和热遗传学等实验的结果，发现Innexins的channel independent function在调控这一个过程起重要作用，而经典的间隙连接功能（gap junction channel）在这个过程中并不重要。研究人员还发现Innexin 2和innexin 3在边界细胞中，innexin 4在生殖细胞中，会调控微管蛋白（microtubules）的稳定性，进而使边界细胞能稳定的附着在卵细胞上。这是首次有研究在体内揭示了细胞与细胞间建立新连接的分子机制。

在本文中，研究人员通过果蝇遗传学、免疫染色、活动目标影像、热遗传学和穿透电镜等实验结果，揭示了Innexins和微管蛋白在细胞与细胞建立新连接过程中重要功能。本文建立了以果蝇的边界细胞为模型研究细胞与细胞新连接，并从组织，细胞，分子层面，第一次阐明了细胞与细胞建立新连接的机制。本研究将有利于人们进一步了解细胞迁移和细胞迁移后的机制，对研究正常发育过程和癌症转移机制有重要意义。

原始出处:

Guangxia Miao， Dorothea Godt， Denise J Montell.Integration of Migratory Cells into a New Site In Vivo Requires Channel-Independent Functions of Innexins on Microtubules.Dev Cell. 2020 Jul 13；S1534-5807(20)30503-7. doi： 10.1016/j.devcel.2020.06.024.