综述:形态发生中的顶端收缩:从肌动球蛋白结构到调控网络

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Current Opinion in Cell Biology 6.0

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  这篇综述系统阐述了顶端收缩(apical constriction)在形态发生中的核心作用,揭示了从肌动球蛋白(actomyosin)结构多样性到多尺度调控网络的最新进展。文章整合了跨物种(如黑腹果蝇Drosophila 、秀丽隐杆线虫C. elegans 和小鼠)的研究成果,重点探讨了Rho信号通路、细胞极性复合体(如Crumbs/WERDS)和黏附连接(AJs)的动态调控机制,为理解胚胎发育(如原肠胚形成、神经管闭合)及相关疾病(如先天性脑积水)提供了新视角。

  

顶端收缩在形态发生中的调控机制

组织皮层肌动球蛋白网络的架构
顶端收缩作为驱动组织重塑的关键过程,其机制从最初的" purse-string"( purse-string)模型发展为如今认识到的动态多样化结构。在脊椎动物中,顶端肌动球蛋白环的收缩通过黏附连接(AJs)传递平行拉力;而在黑腹果蝇中,脉冲式收缩由顶端中部肌动球蛋白网络(medioapical actomyosin network)驱动,形成类似肌肉肌节的"径向肌节"(radial sarcomere)结构。超分辨率成像显示,各向异性细胞中F-actin沿长轴排列,而秀丽隐杆线虫则表现出肌球蛋白II的弥散分布,表明物种间存在显著差异。

Rho激活的时空调控
微管通过EB1-RhoGEF2相互作用将Rho激活定位到顶端中部簇,而核位移可耦合顶端收缩与细胞交叉。非洲爪蟾(Xenopus
)中Plekhg5的自关联放大信号加速收缩,揭示了脊椎动物的独特调控策略。

极性复合体的新功能
平面细胞极性(PCP)通路组分展现出收缩调控的双重角色:Wnt4-ephrinB2-Ror2-Dsh2-Shroom3(WERDS)复合体通过Shroom3招募ROCK诱导顶端收缩;而胞质Prickle1通过Casein Kinase II上调皮层F-actin。Crumbs复合体则通过逆向调控连接处肌球蛋白水平,驱动小鼠原肠胚形成中的"棘轮式"收缩。

肌动球蛋白网络与黏附连接的耦合
ZYX-1/Zyxin和Afadin/Canoe作为关键接头蛋白,将收缩脉冲转化为有效顶端缩小。果蝇中Rap1依赖的Canoe调控揭示,连接处-细胞骨架整合需要多蛋白支架组装。膜运输蛋白Rab11通过递送AJ组分强化网络完整性,而Rab35通过内吞膜重塑防止连接回弹。

未来展望
活体成像与光遗传学工具(如急性Rab11失活)将深化对收缩启动-执行-终止全过程的认知。跨模型比较不同肌动球蛋白架构的调控适应性,以及极性-收缩耦合机制在疾病(如CRB2
相关脑积水)中的作用,将成为重要研究方向。

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