清华大学独家Cell子刊文章：细胞迁移关键机制

　　

生物通报道：来自清华大学生命科学院的研究人员发表了题为“Functional Coordination of WAVE and WASP in C. elegans Neuroblast Migration”的文章，揭示了微丝细胞骨架调控因子WAVE和WASP在迁移细胞协同发挥功能的分子机制。

这一研究成果公布在Cell出版社旗下Developmental Cell杂志上，文章的通讯作者是清华大学生科院欧光朔研究员，欧光朔研究组主要以线虫的Q神经前体细胞为对象，研究细胞骨架和信号转导蛋白如何调控神经系统的发育。

细胞迁移是多细胞动物体发育过程中基本生物学现象，其缺陷可导致个体发育的异常，过度细胞迁移则是癌症转移的重要原因。板状伪足（lamellipodium）是普遍存在于细胞运动前导端的迁移结构，其形成依赖于微丝成核因子Arp2/3复合体在前导端的活化。然而，对于Arp2/3的活性是如何在极性分子的指导下被调控并不清楚。

Arp2/3在胞内的活化依靠其成核促进因子WAVE和WASP。长期以来，WAVE被认为在伪足结构内激活Arp2/3复合体，而WASP参与细胞内吞作用等其他生理过程。

在最新这项研究中，研究人员通过knock-in技术分别对线虫WAVE和WASP蛋白进行原位GFP标记，结合活体成像技术和遗传分析手段，发现在迁移细胞前导端主要存在为WAVE，而WASP也有定位。而且在WAVE缺失的情况下WASP可以从次要存在扩展到前导端大部，弥补原本WAVE的功能，承担Arp2/3复合体的活化调控，继而确保细胞的定向迁移能力。

这项研究以抑制子遗传筛选为基础，结合多种生物化学和细胞生物学分析，鉴定指导线虫Q细胞定向迁移的保守膜蛋白MIG-13/LRP12通过SEM-5/WASP和ABL-1/WAVE两条平行的信号途径激活Arp2/3，揭示Q细胞迁移的新机制。

研究人员认为，这项研究发现的调控Q细胞定向迁移的关键因子都具有人类同源蛋白，研究成果可能为哺乳动物神经系统发育指出新的方向，为相关疾病的治疗提供科学依据。

作者简介：

欧光朔
研究员，博导

1994-2001　中国农业大学生物学院，获理学学士、硕士学位

2001-2006　美国加利福尼亚州大学戴维斯分校，获细胞和发育生物学博士学位

2007-2011　美国加利福尼亚州大学旧金山分校/霍华德休斯医学研究院 (HHMI)，博士后

2011-2013 中国科学院生物物理研究所，研究员，博士生导师

现任清华大学研究员、博士生导师

主要研究领域与方向

我们以线虫的Q神经前体细胞为对象，研究细胞骨架和信号转导蛋白如何调控神经系统的发育。Q神经前体细胞发育过程包括不对称分裂、长距离迁移、细胞凋亡及神经丝的形成，最终产生触觉神经元和中间神经元。我们建立了活体荧光显微成像方法，在细胞器和分子水平上实时记录Q细胞发育过程。我们发展了对线虫野生型基因组进行条件性基因突变方法，研究Q细胞发育分子机制。

原文摘要：

Functional Coordination of WAVE and WASP in C. elegans Neuroblast Migration

Directional cell migration is critical for metazoan development. We define two molecular pathways that activate the Arp2/3 complex during neuroblast migration in Caenorhabditis elegans. The transmembrane protein MIG-13/Lrp12 is linked to the Arp2/3 nucleation-promoting factors WAVE or WASP through direct interactions with ABL-1 or SEM-5/Grb2, respectively. WAVE mutations partially impaired F-actin organization and decelerated cell migration, and WASP mutations did not inhibit cell migration but enhanced migration defects in WAVE-deficient cells. Purified SEM-5 and MIG-2 synergistically stimulated the F-actin branching activity of WASP-Arp2/3 in vitro. In GFP knockin animals, WAVE and WASP were largely organized into separate clusters at the leading edge, and the amount of WASP was less than WAVE but could be elevated by WAVE mutations. Our results indicate that the MIG-13-WAVE pathway provides the major force for directional cell motility, whereas MIG-13-WASP partially compensates for its loss, underscoring their coordinated activities in facilitating robust cell migration.