《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：Reorganization of E-cadherin into apical spot junctions mediates interlineage adhesion between epithelial and germline cells
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在发育过程中，上皮必须与邻近的细胞谱系协调形态发生，以驱动器官系统的结构重塑。关于上皮与其他细胞类型之间如何建立和维护粘附的机制仍然知之甚少。利用果蝇（Drosophila）卵巢作为体内（in vivo）模型，研究人员表明前侧卵泡细胞（Anterior Fol
在发育过程中，上皮必须与邻近的细胞谱系协调形态发生，以驱动器官系统的结构重塑。关于上皮与其他细胞类型之间如何建立和维护粘附的机制仍然知之甚少。利用果蝇（Drosophila）卵巢作为体内（in vivo）模型，研究人员表明前侧卵泡细胞（Anterior Follicle Cells, AFCs）在上皮发生的晚期经历上皮可塑性，以在卵母细胞发生晚期建立并维持与生殖系护理细胞（Germline Nurse Cells）的粘附。随着AFCs扩散覆盖护理细胞区室，粘附连接（Adherens Junctions, AJs）解体，E-钙黏蛋白（E-cadherin）连同连接伴侣一起重组为顶端点状连接（Apical "Spot Junctions"）。这些连接的形成需要卵泡细胞和生殖细胞中均存在E-钙黏蛋白，并由AFCs顶端表面的扩张所促进。定量成像显示，点状连接形成一个均匀间隔的晶格，并随着AFC-护理细胞界面的扩大而保持稳定。在功能上，这些基于E-钙黏蛋白的连接对于维持种系-体细胞（Soma–Germline）粘附至关重要，使得AFCs能够在卵母细胞发生晚期完全包裹并通过吞噬凋亡（Phagoptosis）清除护理细胞残余物。该研究揭示了上皮通过将顶端膜重新利用于特化的粘附表面，从而在发育组织中实现谱系间粘附的机制。
本研究聚焦于上皮组织在发育过程中与非上皮细胞谱系建立粘附的机制，利用果蝇卵巢这一经典体内模型，深入探讨了前侧卵泡细胞（AFCs）与生殖系护理细胞之间E-钙黏蛋白依赖的粘附结构及其功能。
研究背景与意义
上皮组织作为多细胞生物中选择性的屏障，其架构在发育、生理或病理线索下会发生显著重塑，这涉及极性、粘附和细胞形状的重组。然而，上皮可塑性的一个研究不足在于其与神经元、免疫细胞或生殖细胞等非上皮细胞建立功能性粘附的能力。在经典的柱状上皮中，顶端表面通常面向管腔空间，但在配子发生过程中，滤泡上皮的顶端膜直接与生殖细胞这一不同的谱系相对。这种配置要求顶端表面重组为特化的信号或粘附结构，但其分子机制尚不明确。果蝇卵巢为研究上皮与非上皮细胞类型的相互作用提供了强大的体内模型。在卵母细胞发生早期，滤泡上皮分化为不同的亚群，其中AFCs在阶段9（Stage 9）会扩散覆盖整个护理细胞区室。这种空间排列对于随后的发育步骤至关重要，且在卵母细胞发生晚期，护理细胞会通过“护理细胞倾倒”（Nurse Cell Dumping）过程将其细胞质内容物转移至卵母细胞，随后AFCs需包裹并清除护理细胞残余。因此，AFCs与护理细胞之间的机械和信号相互作用对于成功的卵母细胞发生是必不可少的。尽管早期卵母细胞发生中已报道生殖系与体细胞间的粘附用于定位卵母细胞，但在晚期大规模形态变化期间稳定种系-体细胞接触的粘附机制尚未被定义。本研究旨在表征E-钙黏蛋白介导的AFCs与护理细胞之间点状连接的涌现与功能。
关键技术方法
研究人员主要采用了果蝇遗传学操作，包括在特定细胞谱系中表达E-钙黏蛋白RNA干扰（shg-RNAi）以进行功能缺失实验，以及利用Flip-out和FLP/FRT系统进行克隆分析。通过免疫荧光染色结合共聚焦显微镜和Airyscan超高分辨率显微镜，对E-钙黏蛋白、β-连环蛋白（β-catenin）、α-连环蛋白（α-catenin）及肌动蛋白（F-actin）等标记物进行成像。此外，还运用了透射电子显微镜（TEM）观察超微结构。定量分析方面，利用ImageJ/Fiji软件进行共定位分析（Coloc2插件）、点状连接分布量化（最近邻距离NND、变异系数CV）以及种系大小、护理细胞大小和界面的几何测量。活体成像技术被用于观察护理细胞倾倒过程中的动态变化。
研究结果
2.1 前侧卵泡细胞将粘附连接重塑为与护理细胞的顶端E-钙黏蛋白点状连接
研究人员首先追踪了E-钙黏蛋白在AFCs扩散前后的定位。在阶段9之前，E-钙黏蛋白组织成典型的带状粘附连接（AJ）。然而到了阶段10，当AFCs已扩散并与护理细胞建立匹配时，E-钙黏蛋白被观察到定位成覆盖AFC-护理细胞界面的斑点。这些斑点与β-连环蛋白、α-连环蛋白和Bazooka共定位，但不含N-钙黏蛋白或echinoid。透射电镜结果显示，在AFC与护理细胞之间存在直接的膜接触，且这些接触在卵泡细胞或生殖系特异性敲低E-钙黏蛋白后消失。这表明AFCs进行了细胞类型特异性的上皮粘附重塑，将E-钙黏蛋白从侧向细胞内接触移除，转而定位于顶端界面。
2.2 点状连接在显著的种系-体细胞界面生长过程中分布受调控且稳健
通过在卵泡细胞或生殖系中表达E-钙黏蛋白RNAi，证实了双方面表达的E-钙黏蛋白对于连接形成是必需的，且符合同亲粘附特性。值得注意的是，诱导主卵泡细胞（MBFCs）的顶端表面积增加足以诱导E-钙黏蛋白簇的形成，表明界面面积是驱动因素之一。定量分析显示，点状连接并非随机分布，而是形成均匀的晶格。尽管AFC-护理细胞界面在阶段10至11期间因卵室体积剧增而大幅扩大，但点状连接的密度、覆盖率和间距仍保持恒定，表明其分布受到严格的调控以维持界面的稳健性。
2.3 E-钙黏蛋白点状连接促进护理细胞倾倒期间的AFC-护理细胞粘附
研究人员探究了这些连接的功能。AFCs的主要作用是在护理细胞倾倒后包裹并清除其残余物。在卵泡细胞特异性敲低E-钙黏蛋白的卵室中，虽然护理细胞倾倒启动正常，但往往无法完成，且常伴随环管（Ring Canals）阻塞导致的倾倒停滞。在排除了环管阻塞的表型后，研究发现缺乏E-钙黏蛋白点状连接的卵室中，AFCs对护理细胞的包裹严重受损，许多护理细胞甚至与AFCs完全分离。活体成像进一步证实了这一点。结论是，点状连接对于维持AFC-护理细胞接触并促进AFCs对护理细胞的完全包裹至关重要。
讨论与结论
综上所述，本研究揭示了AFCs在卵母细胞发生晚期发生的显著上皮特征重塑。随着AFCs扩散，它们拆解了细胞内粘附连接，并将E-钙黏蛋白重组为顶端的点状连接。这一过程使AFCs能够将顶端域重新利用于特化的粘附表面，从而促进了晚期卵母细胞发生过程中种系-体细胞的协调。这项工作证明了粘附可塑性如何允许上皮细胞响应环境并在发育过程中履行不同功能。E-钙黏蛋白簇的形成可能源于多种因素的组合：阶段9期间AFC表面积的增加破坏了侧向连接，释放出E-钙黏蛋白进入运输途径；同时，护理细胞通过同亲结合捕获顶端表面的E-钙黏蛋白，将其隔离到点状连接中。这种在滤泡细胞顶端定位E-钙黏蛋白的点状连接代表了对经典上皮结构的偏离，暗示了配子发生过程中存在特殊的粘附机制。本研究发表于《Frontiers in Cell and Developmental Biology》。
