细胞平面极性建立之谜：细胞间相互作用至关重要

《SCIENCE》：Epithelial polarization by the planar cell polarity complex is exclusively non–cell autonomous

为探究 PCP 蛋白不对称分布所需细胞数量，研究人员构建小鼠嵌合体，发现细胞间结合是关键。

　　上皮细胞常沿组织平面极化，这种集体细胞行为被称为平面细胞极性（Planar Cell Polarity，PCP）。为使细胞间极性相互关联，不对称定位的 PCP 蛋白会在细胞连接处进行细胞间结合。尽管 PCP 本质上是一个多细胞过程，但 PCP 蛋白实现不对称定位所需的最少细胞数量尚不明确。Basta 等人利用嵌合小鼠胚胎解决了这一问题，在这些胚胎中，双 PCP 报告细胞在基因上与相邻细胞解耦。他们发现，仅两个细胞之间的细胞间结合对于启动 PCP 复合物分选到不对称桥中既是必要的，也是充分的。

平面细胞极性（PCP）是组织的一个基本属性，在该属性中，亚细胞突起或极化行为在组织平面上协调排列。PCP 的突变会导致脊椎动物严重的发育缺陷，并且与人类出生缺陷密切相关。PCP 通路由两个相对的膜相关蛋白复合物组成，它们不对称地定位在细胞界面的相对两侧，由非典型钙粘蛋白 Celsr1 连接。PCP 复合物如何组织成在整个组织中对齐的不对称分布尚不清楚，但人们认为这涉及一个全局定向信号，以及 PCP 组件之间的反馈相互作用，这些相互作用使它们在细胞内和细胞间的分布极化。

尽管 PCP 具有内在的多细胞性质，但目前还不清楚有多少细胞是 PCP 蛋白不对称分离到细胞相对两侧所必需的。极性是在单个细胞内固有产生的，还是相邻细胞之间的相互作用是绝对必要的呢？研究人员通过生成嵌合小鼠胚胎，直接在小鼠表皮中解决了这个问题。这些胚胎由双 PCP 报告基因（Fz6 - 3xGFP; tdTomato - Vangl2）细胞与缺乏 PCP 钙粘蛋白 Celsr1 的未标记细胞混合组成。通过同时观察单个细胞、细胞对和被无法形成细胞间 PCP 桥的 Celsr1 突变细胞包围的小多细胞簇中相对的 Fz6 和 Vangl2 PCP 复合物，研究人员测试了细胞间 PCP 相互作用对 Fz6 和 Vangl2 分区的必要性。值得注意的是，这种嵌合表皮系统保留了全局组织水平的极性线索和表皮结构。

研究人员发现，在无法与相邻细胞形成 PCP 桥的单个细胞中，相对的 PCP 复合物不会不对称分离（单个细胞）。相反，两个细胞之间的单个 Celsr1 同型界面对于将 PCP 组件分选到连接处的相对两侧既是必要的，也是充分的（细胞对）。具有两个 Celsr1 同型界面的细胞建立了细胞水平的不对称性，其中两个连接处都发生极化，相对的 PCP 复合物以相同的方向排列（细胞三联体）。具有一个或两个 Celsr1 界面的细胞中连接极性的方向并不总是与全局组织轴对齐。

研究结果表明，细胞自主的反馈相互作用不足以产生极性，而 Celsr1 的反式同型结合启动了导致相对 PCP 复合物不对称分选的反馈相互作用。此外，使 PCP 组件极化的自组织相互作用可以覆盖来自相对较弱的全局线索的定向信号。