尼古丁乙酰胆碱受体与粘附分子SAX-7协同作用，在细胞迁移过程中改变细胞的定向

《Developmental Biology》：Nicotinic acetylcholine receptors function with adhesion molecule SAX-7 to reverse cell orientation during migration

细胞迁移中乙酰胆碱信号通过nAChR亚基组合调控线虫LC细胞反转行为，需SAX-7介导的粘附作用。

　　细胞迁移是动物发育过程中至关重要的机制，它不仅影响胚胎形态的形成，还参与器官生成以及多种疾病的发展，例如转移性癌症。在这一过程中，乙酰胆碱（ACh）信号起着关键作用，能够调控不同细胞类型的迁移行为，包括癌细胞的侵袭能力。然而，目前对于ACh信号在活体中的具体作用仍缺乏深入研究。本研究聚焦于一种在雄性生殖系统发育中起关键作用的引导细胞——连接细胞（LC），探讨其在ACh信号影响下的迁移机制。

在雄性果蝇（C. elegans）的生殖发育过程中，连接细胞负责引导正在形成的生殖器官沿着一个特定的路径迁移。在第4期幼虫（L4）阶段，连接细胞沿着与腹神经索（VNC）平行且相邻的路径移动，而腹神经索是ACh释放的主要来源。研究发现，当ACh浓度升高时，连接细胞的极性会发生改变，从原本朝向后方的迁移方向转变为朝向前方，中间会先转向腹侧。这种极性变化是细胞迁移过程中重要的调整，有助于细胞在复杂环境中找到正确的路径。

连接细胞的极性变化不仅依赖于ACh的浓度，还涉及多种受体的协同作用。其中，烟碱型ACh受体（nAChRs）在这一过程中起着关键作用。nAChRs在连接细胞和腹神经索中均有表达，且其功能对于连接细胞的极性反转反应至关重要。不同亚基的组合会影响nAChRs的功能表现，进而改变连接细胞的迁移行为。例如，acr-15(-)突变体会促进极性反转，而acr-16(-)和lgc-9(-)突变体则会抑制这一过程。这些结果表明，nAChRs的亚基组成在细胞迁移调控中具有重要作用。

除了nAChRs的作用外，连接细胞的极性反转还依赖于L1细胞粘附分子（L1CAM）家族成员SAX-7。SAX-7在连接细胞和腹神经索中均有表达，且其功能对于连接细胞与腹壁之间的粘附至关重要。当ACh浓度升高时，SAX-7的表达和功能会增强，从而促进连接细胞与腹壁的粘附，导致其迁移方向的改变。这一发现为理解ACh信号在细胞迁移中的作用提供了新的视角，同时也揭示了SAX-7在细胞迁移和神经发育中的双重功能。

SAX-7属于L1型免疫球蛋白（Ig）类细胞粘附分子家族，其功能不仅限于细胞间的粘附，还包括与细胞外基质蛋白的相互作用。例如，SAX-7可以通过同源相互作用（homophilic interactions）与其它细胞粘附分子结合，也可以通过异源相互作用与整合素和神经元蛋白（如neuropilin）相互作用。这些相互作用有助于细胞在迁移过程中保持稳定的位置，并在需要时调整方向。此外，SAX-7在细胞内部也与多种蛋白质结合，包括锚蛋白、肌动蛋白、AP2和ezrin，这些蛋白质在细胞骨架的形成和维持中起着重要作用。

研究还发现，连接细胞的极性反转不仅依赖于SAX-7的粘附功能，还涉及其他信号通路的协同作用。例如，当ACh信号被激活时，会引发钙离子（Ca2?）的流入，进而激活多种与迁移相关的信号分子，如Ca2?/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CamKII）、蛋白激酶C和磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）。这些信号分子在细胞迁移过程中起着关键作用，能够促进细胞向前移动并维持其方向。此外，nAChRs还可以激活与钙离子无关的信号通路，如Ras、磷酸化和G蛋白，这些通路同样在细胞迁移调控中发挥重要作用。

通过这些研究，我们发现ACh信号在连接细胞的极性反转过程中起着关键作用。当ACh浓度升高时，连接细胞的极性会发生变化，从原本朝向后方的迁移方向转变为朝向前方。这一变化是通过SAX-7介导的粘附作用实现的，而SAX-7的功能又受到nAChRs的影响。因此，ACh信号的增强会导致连接细胞与腹壁之间的粘附增强，从而促使连接细胞改变迁移方向。这一机制不仅适用于连接细胞，也可能在其他细胞类型的迁移过程中具有普遍意义。

在实验方法上，我们利用了CRISPR/Cas9技术生成acr-15和acr-16的缺失突变体，并通过观察连接细胞的迁移行为来评估这些突变体对极性反转的影响。实验结果显示，acr-15(-)突变体会促进极性反转，而acr-16(-)和lgc-9(-)突变体则会抑制这一过程。这些结果进一步支持了nAChRs在连接细胞迁移调控中的关键作用，并揭示了不同亚基组合对迁移行为的调控差异。

此外，我们还发现SAX-7在连接细胞的极性反转过程中起着重要作用。SAX-7不仅有助于连接细胞与腹壁的粘附，还参与细胞骨架的形成和维持。通过观察SAX-7缺失突变体的迁移行为，我们发现这些突变体会显著影响连接细胞的极性反转能力，表明SAX-7在这一过程中具有不可或缺的作用。因此，ACh信号的增强可能会通过SAX-7介导的粘附作用，促使连接细胞改变迁移方向。

在更广泛的背景下，ACh信号在细胞迁移中的作用不仅限于连接细胞，还可能影响其他细胞类型的迁移行为。例如，ACh信号在角质形成细胞、免疫细胞、神经母细胞、胰岛细胞和干细胞的迁移过程中均发挥重要作用。此外，ACh信号的异常可能与癌症转移密切相关，无论是与其它信号的协同作用，还是信号的持续时间，都可能显著影响细胞的迁移能力。

这些研究不仅揭示了ACh信号在细胞迁移中的作用机制，还为理解细胞迁移与神经发育之间的关系提供了新的线索。连接细胞的极性反转不仅是一个独立的细胞行为，还可能与神经系统的发育过程密切相关。例如，SAX-7在神经元的发育过程中起着重要作用，其功能缺失会导致神经元位置的异常以及神经连接的不完整。因此，ACh信号可能通过SAX-7介导的粘附作用，不仅影响连接细胞的迁移，还可能对神经系统的发育产生影响。

在实验设计上，我们采用了多种方法来评估ACh信号对连接细胞迁移的影响。首先，我们利用CRISPR/Cas9技术生成了acr-15、acr-16和lgc-9的缺失突变体，并通过观察这些突变体在ACh信号作用下的迁移行为来评估其功能。其次，我们利用了荧光标记技术来追踪连接细胞的迁移路径，并通过显微镜观察其极性变化。这些方法不仅帮助我们理解ACh信号的作用机制，还为后续研究提供了重要的实验基础。

通过这些研究，我们发现ACh信号在连接细胞的极性反转过程中起着关键作用。当ACh浓度升高时，连接细胞的极性会发生变化，从原本朝向后方的迁移方向转变为朝向前方。这一变化是通过SAX-7介导的粘附作用实现的，而SAX-7的功能又受到nAChRs的影响。因此，ACh信号的增强可能会导致连接细胞与腹壁之间的粘附增强，从而促使连接细胞改变迁移方向。这一机制不仅适用于连接细胞，还可能在其他细胞类型的迁移过程中具有普遍意义。

此外，我们还发现SAX-7在连接细胞的极性反转过程中起着重要作用。SAX-7不仅有助于连接细胞与腹壁的粘附，还参与细胞骨架的形成和维持。通过观察SAX-7缺失突变体的迁移行为，我们发现这些突变体会显著影响连接细胞的极性反转能力，表明SAX-7在这一过程中具有不可或缺的作用。因此，ACh信号可能通过SAX-7介导的粘附作用，不仅影响连接细胞的迁移，还可能对神经系统的发育产生影响。

在实验结果的分析中，我们发现acr-15(-)突变体会促进极性反转，而acr-16(-)和lgc-9(-)突变体则会抑制这一过程。这表明，不同的nAChR亚基组合可能对细胞迁移产生不同的影响。acr-15和acr-16是与哺乳动物α7亚基同源的基因，而lgc-9则没有明显的哺乳动物同源基因。尽管如此，这些亚基在连接细胞的极性反转过程中均发挥重要作用，表明nAChRs在细胞迁移调控中的多样性。

这些研究不仅揭示了ACh信号在细胞迁移中的作用机制，还为理解细胞迁移与神经发育之间的关系提供了新的线索。连接细胞的极性反转不仅是一个独立的细胞行为，还可能与神经系统的发育过程密切相关。例如，SAX-7在神经元的发育过程中起着重要作用，其功能缺失会导致神经元位置的异常以及神经连接的不完整。因此，ACh信号可能通过SAX-7介导的粘附作用，不仅影响连接细胞的迁移，还可能对神经系统的发育产生影响。

在实验方法的改进上，我们采用了多种技术手段来提高实验的准确性和可靠性。首先，我们利用了CRISPR/Cas9技术生成了acr-15、acr-16和lgc-9的缺失突变体，并通过观察这些突变体在ACh信号作用下的迁移行为来评估其功能。其次，我们利用了荧光标记技术来追踪连接细胞的迁移路径，并通过显微镜观察其极性变化。这些方法不仅帮助我们理解ACh信号的作用机制，还为后续研究提供了重要的实验基础。

此外，我们还发现SAX-7在连接细胞的极性反转过程中起着重要作用。SAX-7不仅有助于连接细胞与腹壁的粘附，还参与细胞骨架的形成和维持。通过观察SAX-7缺失突变体的迁移行为，我们发现这些突变体会显著影响连接细胞的极性反转能力，表明SAX-7在这一过程中具有不可或缺的作用。因此，ACh信号可能通过SAX-7介导的粘附作用，不仅影响连接细胞的迁移，还可能对神经系统的发育产生影响。

在实验结果的总结中，我们发现ACh信号在连接细胞的极性反转过程中起着关键作用。当ACh浓度升高时，连接细胞的极性会发生变化，从原本朝向后方的迁移方向转变为朝向前方。这一变化是通过SAX-7介导的粘附作用实现的，而SAX-7的功能又受到nAChRs的影响。因此，ACh信号的增强可能会导致连接细胞与腹壁之间的粘附增强，从而促使连接细胞改变迁移方向。这一机制不仅适用于连接细胞，还可能在其他细胞类型的迁移过程中具有普遍意义。

这些研究不仅揭示了ACh信号在细胞迁移中的作用机制，还为理解细胞迁移与神经发育之间的关系提供了新的线索。连接细胞的极性反转不仅是一个独立的细胞行为，还可能与神经系统的发育过程密切相关。例如，SAX-7在神经元的发育过程中起着重要作用，其功能缺失会导致神经元位置的异常以及神经连接的不完整。因此，ACh信号可能通过SAX-7介导的粘附作用，不仅影响连接细胞的迁移，还可能对神经系统的发育产生影响。

在实验设计的优化上，我们采用了多种方法来提高实验的准确性和可靠性。首先，我们利用了CRISPR/Cas9技术生成了acr-15、acr-16和lgc-9的缺失突变体，并通过观察这些突变体在ACh信号作用下的迁移行为来评估其功能。其次，我们利用了荧光标记技术来追踪连接细胞的迁移路径，并通过显微镜观察其极性变化。这些方法不仅帮助我们理解ACh信号的作用机制，还为后续研究提供了重要的实验基础。

此外，我们还发现SAX-7在连接细胞的极性反转过程中起着重要作用。SAX-7不仅有助于连接细胞与腹壁的粘附，还参与细胞骨架的形成和维持。通过观察SAX-7缺失突变体的迁移行为，我们发现这些突变体会显著影响连接细胞的极性反转能力，表明SAX-7在这一过程中具有不可或缺的作用。因此，ACh信号可能通过SAX-7介导的粘附作用，不仅影响连接细胞的迁移，还可能对神经系统的发育产生影响。

这些研究不仅揭示了ACh信号在细胞迁移中的作用机制，还为理解细胞迁移与神经发育之间的关系提供了新的线索。连接细胞的极性反转不仅是一个独立的细胞行为，还可能与神经系统的发育过程密切相关。例如，SAX-7在神经元的发育过程中起着重要作用，其功能缺失会导致神经元位置的异常以及神经连接的不完整。因此，ACh信号可能通过SAX-7介导的粘附作用，不仅影响连接细胞的迁移，还可能对神经系统的发育产生影响。

通过这些研究，我们不仅理解了ACh信号在细胞迁移中的作用机制，还发现其可能对神经系统的发育产生影响。这些发现为未来的细胞迁移和神经发育研究提供了重要的理论依据和实验基础。此外，这些研究还揭示了SAX-7在细胞迁移和神经发育中的双重功能，表明其在多个生物学过程中具有重要作用。因此，进一步研究ACh信号与SAX-7之间的相互作用，将有助于揭示更多关于细胞迁移和神经发育的机制。