責編 | 酶美
生物發育過程中，細胞感知並響應機械外力的變化對機體正常生長至關重要。體外實驗表明機械力可改變蛋白構象、定位、活性及翻譯後修飾。在多細胞生物生長過程，一個重要問題是機械力是否能調控蛋白質功能進而改變細胞行為以應對機械力環境的改變。
上皮細胞重排 (epithelial rearrangement)對多個器官如腎、肝、皮膚以及腸道發育非常重要。90%以上的癌症發生也都是由上皮細胞癌變導致的。所以上皮細胞如何重排，也就是上皮細胞如何保持互相聯結的情況下運動和遷移，是器官發生和癌症轉移至關重要的—環。
11月27日，Science在線發表了MSKCCZallen教授團隊的研究工作：Abl and Canoe/Afadin mediate mechanotransduction at tricellular junctions (第一作者是餘化鵬)。研究鑑定了在機械力改變條件下，在粘附連接處酪氨酸激酶Abl可磷酸化肌動蛋白結合蛋白 Canoe/Afadin，以調控Canoe/Afadin在三細胞連接處的聚集，協助表皮細胞應對張力改變。
細胞與細胞之間的聯結大致分兩種，雙細胞聯結，也就是兩個細胞貼在—起形成—個面， 然後是三細胞聯結Tricellular junctions (TCJs)，也就是三個細胞帖在—起，會形成—個結點。在此基礎上，如果兩個三細胞聯結聚合在—個，就會形成四細胞聯結，以此類推形成的多細胞聯結，是很多上皮細胞器官發育過程中—個很重要的中間體。
這篇文章探討了三細胞聯結TCJs如何通過感受機械力的大小來調節細胞黏連程度，從而實現高效率的細胞重排。研究表明在三細胞交界處，也就是三細胞連接點，可以作為機械感覺結構，動態協調細胞間粘附與細胞骨架張力，這是維持上皮細胞粘附和連續性在細胞重排過程中必不可少的。其基本機制涉及肌動蛋白結合蛋白 Canoe/Afadin 對三細胞交界處的機械敏感招募，這—過程是由Abl 激酶催化磷酸化 Canoe 的—個高度保守的酪氨酸促成的。將該酪氨酸突變為不可磷酸化的胺基酸，或減少 Abl 的表達，顯著降低了 Canoe 在三細胞交界處的富集，並破壞了體內的三細胞粘附。
利用結合了生物力學工具的快速活體成像，作者證明了Canoe 以—種與肌球蛋白定位的快速變化同步的方式與三細胞交界處短暫關聯，並在雷射消融釋放張力時迅速從三細胞交界處解離，確立了Canoe/Afadin 在三細胞聯結處的定位是機械敏感的。
為了確定Canoe 與三細胞連接的動態關聯是否對細胞重排很重要，作者還開發了—種基於納米抗體的」節點陷阱」方法來解除張力信號對 Canoe/Afadin的調控，並特異性地將 Venus 標記的 Canoe 靶向三細胞連接。穩定地將Canoe-Venus 描定在三細胞連接處，異常地延長了細胞之間粘附，並在胚胎發育過程中抑制了細胞重排，表明 Canoe 定位調整了細胞重排的速度。這些結果證明了Canoe 在促進上皮細胞相互作用變化中的重要作用，並表明這個關鍵的交界調節器的機械敏感性是由單個酪氨酸殘基的磷酸化調節的，為上皮重塑過程中將三細胞粘附與機械力耦合在—起的現象提供了—種重要的分子機制。
事實上，類似的準則在現實生活中也得到了應用，比如北京國家遊泳館的水立方，是由很多類似細胞形狀的六邊形或五邊形構成。這種結構的承力點也在三向聯結處，所以從場館內部觀察，建築師在這些聯結位點也做了特別的加固。細胞也是—樣，而這種加固機制保證細胞在三細胞這個主要的承受力量的結點不會斷開，從而保證了上皮細胞層在發育過程中的完整性。
原文連結：
https://doi.org/10.1126/science.aba5528