Tousled样激酶调节果蝇集体边界细胞迁移过程中的细胞间通讯

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangjianguo20
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集体细胞迁移(collective cell migration)是正常生理发育所必须的,其受控异常会诱导各种疾病发生,比如癌症。细胞间的协调作用是群体有效迁移的保证。果蝇卵子发育过程中(Drosophila oogenesis)的边界细胞迁移(border cell migration)是研究集体细胞迁移的经典体内模型。边界细胞迁移是由两种不同的细胞类型相互协调沟通介导的:2个卵室(egg chamber)前端极细胞(anterior polar cell)分泌细胞因子Unpaired(Upd);作为JAK/STAT信号通路的配体,Upd激活其接收细胞—极细胞周围滤泡细胞(follicle cell)中的JAK/STAT信号通路,并在卵子发育八期(Stage8)诱导STAT活化度最高的其中4-8个接收细胞分化成能移动的边界细胞(border cell);随后边界细胞包围并运载着无移动能力的极细胞,形成花环结构(rosette)的边界细胞团(border cell cluster),脱离卵室前端基底层(basal lamina)后一起穿梭过滋养细胞(nurse cell)间隙,集体向卵室后端的(posterior)卵子(oocyte)方向移动。抑制Upd,边界细胞无法分化和运动,导致雌性不育;单独异常过表达Upd能赋予其他滤泡细胞(other follicle cell)类似边界细胞的运动能力。因此,Upd是边界细胞迁移的充分和必要条件;关于其的精密调控亦是这个过程的关键。  通过RNAi筛选,我们第一次发现极细胞中的Tousled样激酶(Tousled-like kinase,Tlk)能在不影响极细胞自身分化和存活的前提下,通过特异性地调节Upd而调控边界细胞的分化和迁移。抑制极细胞中的Tlk,正常分化的极细胞诱导边界细胞分化的能力降低,使得含有较少边界细胞的边界细胞团不能正常有效移动,出现移动缺陷的表型(migration defect)。除了这一系列在边界细胞发育过程中的表型,抑制Tlk也能在极细胞自身中诱导类似JAK/STAT信号通路受阻后的表型:卵子发育早期(early oogenesis)产生的过量极细胞(excess polar cell)不能在卵子发育五期(Stage5),通过受JAK/STAT信号通路调控的凋亡过程(apoptosis)精确地减至2个极细胞,而出现多余极细胞表型(extra polar cell)。通过免疫组化染色测试3个JAK/STAT信号通路活性的报告子(reporter),发现抑制极细胞中的Tlk能显著降低边界细胞中的STAT活性。反转录实时定量PCR(qRT-PCR)实验更直接证实极细胞中的Tlk能调控Upd及其在边界细胞中的下游靶蛋白Slbo的mRNA水平。遗传互作实验进一步从功能上表明tlk与upd及其下游stat在边界细胞迁移中的协同作用;过表达upd也能部分但显著地恢复tlk缺失导致的边界细胞移动缺陷。  这是首次发现Tousled样激酶在细胞运动中的作用,也是首次报道Tlk非细胞自主性的生物学功能:极细胞中的Tlk能通过调节细胞因子Upd转录而控制边界细胞的发育。更是第一发现基因能在不影响极细胞自身分化的前提下,特异性地调控Upd而调节边界细胞的发育,不同于已报到的其他基因,如Eyes Absent(Eya)和Hippo信号通路。这些结果为了解Upd如何被精密调控,及在集体边界细胞迁移中,极细胞如何控制边界细胞发育提供了新的机制;也有助于我们理解疾病发生,如癌细胞在侵润迁移过程中与其他类型细胞间的协调沟通关系。
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