mRNA定位调控上皮组织结构的分子机制及其在皮肤稳态中的作用

本研究揭示了Net1 mRNA在表皮-真皮连接处(DEJ)的定位如何通过调控RhoA GTPase活性影响上皮组织结构的全新机制。研究人员采用高分辨率成像和特异性PMO阻断技术，发现Net1 mRNA在角质形成细胞基底突起的定位决定了Net1蛋白的亚细胞分布，进而通过RhoA-pMLC信号通路调控DEJ形态和上皮稳态。该研究首次在生理条件下阐明了单个mRNA的亚细胞定位对哺乳动物上皮组织结构的调控作用，为理解组织机械稳态提供了新视角。

　　

在复杂的生命活动中，细胞如何精确调控蛋白质的时空分布一直是生物学研究的核心问题。近年来，科学家们发现mRNA的亚细胞定位作为一种重要的转录后调控机制，能够通过"局部翻译"的方式实现蛋白质的精准定位。然而，这种机制在哺乳动物组织生理功能中的具体作用仍知之甚少，特别是在神经系统以外的组织中。上皮组织作为机体的重要屏障，其独特的空间结构如何通过mRNA定位来维持，更是一个未解之谜。

美国国立癌症研究所等机构的研究人员Devon E. Mason、Stavroula Mili团队在《Nature Communications》发表的研究，首次揭示了Net1 mRNA在表皮-真皮连接处(Dermal-Epidermal Junction, DEJ)的精确定位如何通过调控RhoA信号通路影响上皮组织结构。这项研究不仅提供了高分辨率的体内mRNA定位图谱，还阐明了单个mRNA的亚细胞分布如何显著影响哺乳动物上皮组织的结构和功能。

研究采用了多种关键技术方法：高分辨率RNA原位杂交(RNA-FISH)结合共聚焦显微镜观察mRNA分布；特异性磷酸二酰胺吗啉寡核苷酸(PMO)阻断Net1 mRNA定位；转基因小鼠模型诱导RhoA激活；超分辨率显微镜(STED)和透射电镜观察亚细胞结构；以及定量图像分析算法评估DEJ形态变化。样本包括小鼠舌、皮肤及灵长类动物和人类皮肤活检组织。

Net1 mRNA在多种上皮组织中保守性基底定位
研究人员首先系统考察了Net1 mRNA在小鼠舌、皮肤、肠道和肾脏等不同结构上皮组织中的分布。通过定量分析发现，Net1 mRNA在所有测试组织中均显著富集于基底膜附着细胞的底部30%区域，这种定位模式在灵长类动物和人类皮肤中也高度保守。值得注意的是，Net1 mRNA的表达量和基底定位在增殖标志物PCNA^Hi
和PCNA^Lo
细胞间无显著差异，表明其定位不受细胞周期状态影响。

Net1 mRNA富集于微纤维锚定的基底突起结构
高分辨率成像揭示了一个令人惊讶的现象：角质形成细胞的基底膜并非平坦，而是形成了大量微米级突起结构，这些结构与基底膜相互嵌合。Net1 mRNA特异性地定位于这些突起的尖端区域。进一步研究发现，这些突起与真皮中的微纤维网络相连，后者主要由原纤维蛋白2(Fibrillin 2, Fbn2)构成，是传递机械力的重要结构。透射电镜和超分辨率显微镜证实，这些突起中含有核糖体和多聚核糖体，具备局部翻译的分子基础。

Net1 mRNA定位维持上皮稳态和DEJ结构
通过设计特异性靶向Net1 mRNA 3'UTR GA富集区的PMO，研究人员成功阻断了Net1 mRNA的基底定位。这种干预导致了一系列显著的表型变化：上皮层变薄、基底细胞异常表达棘层标志物Krt13、DEJ突起结构明显减少（量化指标"DEJ变异度"降低50%），以及DEJ近端Fbn2⁺
纤维网络重塑。这些结果首次证明，单个mRNA的定位改变足以影响上皮组织结构和稳态。

mRNA定位调控Net1蛋白活性的分子机制
免疫荧光分析显示，Net1蛋白在正常组织中主要积累于细胞皮层，而PMO处理导致这种分布模式被破坏。下游信号分析发现，阻断Net1 mRNA定位显著降低了肌球蛋白轻链磷酸化(pMLC)水平，表明RhoA活性受损。为验证这一机制，研究人员构建了可诱导表达组成型活性RhoA鸟苷酸交换因子ArhGEF11^CA
的转基因小鼠模型。实验证明，人为激活RhoA信号足以增加DEJ的拓扑变异度和Fbn2⁺
纤维网络的显著性，甚至导致质膜异常延伸至DEJ下方。

这项研究建立了mRNA定位-蛋白质局部激活-组织形态调控的完整因果关系链，揭示了转录后调控在组织机械稳态中的关键作用。从医学角度看，该发现为理解衰老和遗传性疾病（如马凡综合征）中观察到的DEJ结构异常提供了新视角。这些疾病常伴随微纤维网络破坏和表皮-真皮连接异常，而本研究提示mRNA定位紊乱可能是其潜在机制之一。此外，研究开发的特异性PMO干预策略也为相关疾病的治疗提供了新思路。

值得注意的是，Net1 mRNA的定位本身受机械力调节，表明存在一个mRNA依赖的机械稳态反馈回路。这种精妙的调控机制不仅存在于皮肤，也可能广泛作用于其他需要机械适应的组织和器官。该研究将mRNA生物学与组织力学、形态发生等领域紧密联系起来，为理解多细胞生物的形态建成和维持开辟了新途径。