Science Advances揭示细胞三维折叠机理

京都大学的一组研究人员发现，Dumpy蛋白是细胞外基质(ECM)的一种成分，是调节翅膀细胞片的折纸式折叠的关键因素。他们发现，翅膀细胞在折叠过程中从不分裂，也不会表现出空间上不同的行为，这表明外部线索是如何创造一致的3D组织结构的。

　　

大自然中的艺术家创造出几何图案的奇迹，就像我们在刚从蛹中羽化出来的果蝇(Drosophila)翅膀上看到的那样。它们精心地折叠成定型的形状，就像折纸艺术一样，源于人类天生的空间意识。

然而，当翅膀按照大自然复杂的蓝图以不可思议的精度折叠时，不需要人为干预。

现在，京都大学的一组研究人员发现，Dumpy蛋白是细胞外基质(ECM)的一种成分，是调节翅膀细胞片的典型折纸状折叠的关键因素。

“我们的发现是独一无二的，因为它们揭示了外部线索如何创建一致的3D组织结构，”京都大学生物研究研究生院的第一作者Alice Tsuboi说。

根据形态发生的传统观点，协调的细胞行为，如细胞分裂和细胞形状的变化，负责形成细胞片和产生褶皱，如山谷模式。研究人员可能很自然地认为翅膀折叠是由这些细胞行为控制的。

“然而，事实证明，翅膀细胞在折叠过程中从不分裂，也不会表现出空间上不同的行为，”Tsuboi补充道。

这些意想不到的发现促使Tsuboi的团队调查外部因素是否可能控制折叠模式。利用遗传学和蛋白质可视化技术，研究小组发现，纤维状ECM蛋白Dumpy可以调节细胞薄片与周围环境的粘附。

此外，沙粒沉积和破坏的空间和时间调节确保了机翼的定型折叠。

“在一次偶然的散步中，我偶然发现了一只蝉的孵化，这引发了我对所涉及的形态发生机制的兴趣，”Tsuboi反映道，他看到了一个机会，可以研究基于ecm的机制是否可能是一种制造多种可控的3D组织折叠的手段，具有协调的细胞行为。

“我们相信下一步是研究组织如何在ECM重塑中编码位置信息，这可能为器官发育和再生提供新的见解，”Tsuboi补充说。