《Biophysical Journal》：DNA-PAINT resolves E-cadherin-independent cross-junctional F-actin organization in Drosophila embryonic tissue
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本研究通过超分辨率DNA/肽-PAINT显微镜技术，揭示了果蝇胚胎表皮黏着连接处E-钙黏蛋白的纳米级簇状分布及其与皮层F-肌动蛋白的空间关系。研究发现相邻细胞间F-肌动蛋白皮层组织存在显著相关性，且该现象独立于E-钙黏蛋白功能，为上皮细胞形态发生的分子机制提供了新见解。
上皮组织是构成生物体器官和结构的基础功能单元，其形态发生过程高度依赖于细胞间连接的精密调控。在这一过程中，黏着连接（adherens junctions）作为上皮细胞间连接的核心结构，通过E-钙黏蛋白（E-cadherin）介导的细胞黏附与皮层肌动球蛋白（actomyosin）网络产生的细胞内力之间的动态平衡，共同驱动细胞连接的重塑。然而，由于技术限制，F-肌动蛋白（F-actin）与E-钙黏蛋白在细胞界面处的精确纳米级组织方式及其相互关系至今尚未得到充分阐释，这成为理解上皮形态发生分子机制的关键瓶颈。
为突破这一技术壁垒，研究人员在《Biophysical Journal》发表的研究中，创新性地应用超分辨率DNA/肽-PAINT（Points Accumulation for Nanoscale Topography Mapping）显微镜技术，对果蝇（Drosophila）胚胎表皮黏着连接进行了纳米级解析。该技术实现了超越传统光学显微镜衍射极限的空间分辨率，使研究人员能够首次清晰观察到E-钙黏蛋白在连接处的纳米级簇状分布特征。
关键技术方法包括：超分辨率DNA/肽-PAINT显微镜用于纳米级成像，果蝇胚胎表皮作为研究模型，通过遗传学和药理学手段调控E-钙黏蛋白的N-糖基化（N-glycosylation）修饰，结合定量图像分析研究簇状结构参数。
研究结果
E-钙黏蛋白的纳米级簇状分布特征
通过高分辨率成像发现，E-钙黏蛋白在黏着连接处形成离散的簇状结构。这些簇状结构呈现出精确的空间排列：在连接处两侧存在间距约45纳米的成对簇状结构，同时这些成对结构之间还散布着没有对应匹配的单独簇状结构。这种复杂的空间组织形式提示黏着连接具有比传统认知更为精细的分子架构。
发育过程中簇状结构的动态变化
研究发现E-钙黏蛋白簇状结构的尺寸、空间排列方式以及跨连接匹配程度在胚胎发育过程中呈现动态变化。特别是在不同发育阶段，簇状结构的组织模式发生显著改变，表明其与上皮形态发生的特定时空调控密切相关。
N-糖基化对簇状结构的影响
通过干扰E-钙黏蛋白的N-糖基化修饰，研究人员发现这种翻译后修饰显著影响簇状结构的特征。N-糖基化的改变会导致簇状结构的大小、空间分布和跨连接配对关系发生异常，证明糖基化修饰在调节E-钙黏蛋白纳米级组织中发挥关键作用。
跨细胞F-肌动蛋白组织的相关性
最令人惊讶的发现是，相邻细胞间的F-肌动蛋白皮层组织显示出高度的空间相关性。这种相关性表现为连接处两侧F-肌动蛋白网络在纳米尺度上的协调分布，提示存在某种不依赖E-钙黏蛋白的跨细胞信号传导或机械耦合机制。
E-钙黏蛋白非依赖性现象
通过实验验证，研究人员证实相邻细胞间F-肌动蛋白的相关性并不依赖于E-钙黏蛋白的功能。即使在E-钙黏蛋白功能受损的条件下，这种跨细胞的F-肌动蛋白组织相关性依然存在，表明存在其他分子机制参与调控这一过程。
研究结论与意义
本研究通过超分辨率显微技术揭示了黏着连接的纳米级组织结构，发现了E-钙黏蛋白簇状分布的特异性模式及其发育动态变化规律。特别是证明了N-糖基化修饰在调节E-钙黏蛋白纳米级组织中的重要作用。最重要的是，研究首次发现了不依赖E-钙黏蛋白的跨细胞F-肌动蛋白组织相关性，这一发现挑战了传统上认为E-钙黏蛋白是调控细胞间骨架组织核心分子的观点，为理解上皮形态发生的分子机制开辟了新视角。该研究不仅深化了对上皮细胞连接纳米结构的认识，也为研究组织形态发生和细胞力学提供了重要理论基础。
