Entosis是一種非凋亡細胞死亡方式，由活細胞鑽入相鄰細胞形成Cell-in-Cell（CIC）結構繼而導致內部細胞發生死亡，在包括基因組穩定、腫瘤進化以及胚胎發育等多種生物學過程中發揮重要作用【1,2】。研究表明，entotic CIC結構形成依賴於粘附連接（adherens junction，AJ）和肌動球蛋白收縮（contractile actomyosin，CA）這兩個核心結構元件的協同作用【3,4】。但介導AJ和CA協同作用的結構基礎和分子機制並不清楚。
2020年8月25日，軍事科學院軍事醫學研究院孫強研究員團隊與南方醫科大學馬驪教授以及首都醫科大學黃紅豔教授合作在Cell Reports雜誌上發表了題為Mechanical Ring Interfaces between Adherens Junction and Contractile Actomyosin to Coordinate Entotic Cell-in-Cell Formation的文章，報導了介導entotic CIC形成的第三個關鍵結構元件——著力環（mechanical ring，MR）。該結構可通過其主要組成分子vinculin介導細胞間力的傳導，維持AJ和CA的不對成空間分布，連接和協調AJ和CA，共同促進entotic CICs的形成。
研究人員首先利用免疫螢光實時動態成像技術，捕捉到entotic CICs形成過程中內外細胞交界處持續存在一種特殊的環狀結構，並鑑定出該結構主要由vinculin分子構成。隨後藉助超高解析度顯微鏡（SIM）層掃攝影且進行3D重構，發現E-cadherin在空間上被胞質Vinculin夾在中間，形成三明治樣結構。
圖A展示了entotic CICs形成過程中內外細胞交界處存在的一種特殊環狀結構。綠色表示E-cadherin。圖B展示了著力環處內外細胞的E-cadherin在空間上被vinculin夾在中間，形成的三明治樣結構。綠色表示E-cadherin，紅色表示vinculin。圖C展示了vinculin位於著力環處而MLC則分布在內細胞的後皮質處。綠色表示vinculin，紅色表示MLC。
Vinculin是一種力敏蛋白，可通過增強α-catenin和F-actin之間的相互作用來穩定E-cadherin介導的AJ。研究人員利用免疫染色和螢光共振能量轉移實驗證實，在entotic CICs形成過程中，vinculin在著力環處介導了力的傳遞，證實了富集Vinculin分子的MR是一種機械傳感器，可以充當AJ和CA之間的連接元件以促進CICs的形成。進一步為了探索在CICs形成過程中MR、AJ和CA之間的動態相互作用，分別使用Y27632和EDTA抑制CA和AJ。抑制CA和AJ均可導致MR消失，並明顯抑制CICs形成進程，表明MR是在功能上與CA收縮、細胞間粘附共同參與CICs形成。研究人員進一步發現，在多個細胞系中，敲低Vinculin會阻斷MR和CICs的形成，然而，幾乎不影響AJ和CA相關分子表達，表明了富含Vinculin的MR對於entotic CICs的形成是必需的，且可以作為關鍵結構元件協調AJ和CA兩個已知的核心元件。
該研究提出了介導Entotic CICs形成的三元（AJ-MR-CA）工作模型：細胞-細胞間連接的E-cadherin介導的AJ通過β-CTN/α-CTN與皮質F-actin相連，而CA在遠離細胞連接的後皮質收縮。細胞連接觸發了α-CTN中vinculin結合區（VBR）的暴露。暴露的VBR與鄰近vinculin的頭部結構域結合，導致vinculin發生構象變化並釋放其尾部結構域，然後與F-actin相互作用。在存在張力的情況下，vinculin以這種方式被募集在MR處，從而加強α-CTN與肌動蛋白的連接，最終促進CICs的形成。
Entotic CICs的三元（AJ-MR-CA）工作模型
本研究是軍事科學院軍事醫學研究院的孫強研究團隊在CICs研究領域的另一項重要發現。2014年，該團隊在Cell Research雜誌背靠背發表了題為Competition between human cells by entosis【3】和Induction of entosis by epithelial cadherin expression【4】的研究論文，闡明了entotic CICs形成的兩大核心元件：AJ和CA。最新的這項研究工作是前期工作的延續，不僅揭示了entotic CICs形成過程中第三個關鍵結構元件MR，也證實vinculin富集的MR在空間上連接並協調AJ和CA的作用，為進一步探討CICs介導Entosis死亡的機制研究提供了模式基礎。
該論文第一作者為南方醫科大學博士研究生王嫚娜、軍事科學院軍事醫學研究院助理研究員牛祖彪、南方醫科大學碩士研究生覃鴻泉。軍事科學院軍事醫學研究院孫強研究員、南方醫科大學馬驪教授、首都醫科大學北京世紀壇醫院黃紅豔教授為該論文的共同通訊作者。
原文連結：
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108071
參考文獻
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來源：BioArt
1980-2020
原標題：《【學術前沿】孫強/馬驪/黃紅豔團隊合作發現驅動Entotic cell-in-cell結構形成的第三個關鍵結構元件-著力環》
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