机械力调控ADIP蛋白复合物极化在脊椎动物形态发生和伤口愈合中的作用机制

本研究揭示了机械力如何通过调控afadin-和α-actinin相互作用蛋白(ADIP)与平面细胞极性(PCP)蛋白Diversin形成极化复合物，从而协调脊椎动物形态发生和伤口愈合。研究人员发现ADIP在响应张力时会重新分布到细胞近端角落，这种机械力诱导的极化依赖于肌球蛋白II活性。该发现为理解机械力与生化信号转换提供了新机制，对发育生物学和再生医学具有重要意义。

　　

在胚胎发育过程中，组织形态发生和伤口修复都依赖于细胞对机械力的感知和响应。然而，机械力如何被转化为指导细胞行为的生化信号，这一过程在分子水平上仍不清楚。平面细胞极性(PCP)作为协调细胞定向排列的重要机制，虽然已知其核心蛋白复合物会在细胞两端不对称分布，但它们与力传感机制的联系一直是个谜。这项发表在《Current Biology》上的研究，由美国西奈山伊坎医学院等单位的研究人员完成，揭示了机械力如何通过调控ADIP蛋白复合物的极化来指导脊椎动物形态发生和伤口愈合。

研究人员采用了多种关键技术方法：利用非洲爪蟾胚胎模型进行活体成像观察蛋白质动态分布；通过显微注射构建Shroom3/Plekhg5诱导的局部拉力模型；采用液压抽吸装置进行组织拉伸实验；建立胚胎伤口愈合模型；使用邻近标记技术验证蛋白质相互作用；结合基因敲降和功能挽救实验验证表型。

研究结果部分：

ADIP在形态发生过程中的极化分布
研究发现GFP标记的ADIP在神经板闭合和原肠胚形成过程中表现出明显的极化分布。在神经板周围表皮细胞中，ADIP斑点富集于靠近神经板边界的细胞角落。在原肠胚边缘区域，ADIP同样朝向胚孔唇边界极化。这种分布模式提示ADIP可能受到机械力调控。

ADIP对机械力的响应
当邻近细胞表达诱导顶端收缩的Shroom3或Plekhg5时，ADIP斑点会重新定位到靠近收缩细胞的边界。通过液压抽吸装置施加单向拉伸力后，ADIP斑点沿拉力方向极化。在胚胎伤口愈合模型中，ADIP在伤口周围5-9排细胞中呈现向伤口边缘的极化分布，且极化程度随距离增加而减弱。这些现象都表明ADIP能够感知并响应组织平面内的机械力。

ADIP在伤口愈合中的功能
ADIP敲降显著延缓了上皮伤口闭合速度，特别是在最初5分钟内。进一步分析发现，ADIP缺失导致伤口边缘F-actin和E-cadherin减少，表明ADIP通过调节粘附连接和细胞骨架参与伤口修复。

ADIP与PCP蛋白的相互作用
ADIP与PCP蛋白Diversin形成机械敏感的复合物，两者在完整和受伤的表皮中均共定位。邻近标记实验证实了它们的直接相互作用。重要的是，Diversin的锚蛋白重复结构域缺失突变体无法与ADIP共定位，也不能响应机械力而极化。

ADIP-Diversin复合物的功能互作
Diversin敲降同样会延缓伤口愈合，并削弱ADIP在拉伸条件下的极化。这表明ADIP和Diversin在机械力诱导的PCP建立中存在功能上的相互依赖。

研究结论指出，ADIP-Diversin复合物代表了一种新型的机械敏感平面极性系统，能够快速响应力刺激并重新分布。这种力诱导的极化不同于已知的核心PCP通路，可能在伤口愈合和形态发生中发挥独特作用。该发现不仅揭示了机械力与PCP信号之间的正反馈机制，也为理解组织形态发生的调控提供了新视角。从转化医学角度看，这一机制可能为促进组织修复和再生提供新的干预靶点。

讨论部分强调，ADIP可能通过其α-actinin结合域被招募到皮层，而afadin结合域也部分参与这一过程。研究人员提出，初始的ADIP募集可能促进微管锚定，进而通过微管依赖的主动运输实现ADIP斑点的定向移动和积累。这种机械力诱导的ADIP-Diversin复合物极化，与细胞骨架重塑和粘附连接动态共同构成了协调细胞集体行为的核心机制。