生命学院研究揭示脊椎动物分支形态发生的新机制

ON2022-02-21文章来源 生命科学与技术学院CATEGORY新闻

“红豆生南国, 春来发几枝” ,这句脍炙人口的诗句描述了植物通过分支来生长的现象。有意思的是,在自然界中分支形成也是各种动物器官发生过程中最基本的形式之一。目前人们关于脊椎动物分支形态发生的认知,绝大部分基于果蝇等无脊椎动物上的研究,而生命学院吕鹏飞课题组的最新研究则发现,脊椎动物中上皮分支形态发生采用了一种与无脊椎动物迥异的方式。

基于之前在果蝇上的研究,科学界一直认为细胞的定向迁移决定了分支形成的位点及其方向。但在本研究中,研究人员发现,当小鼠乳腺上皮细胞缺失了一种重要的极性蛋白LGL1后,会丧失定向迁移的能力,但是乳腺的分支形态发生只是受到了较小的影响,这说明之前关于分支形态的模型需要重新被审视。

研究人员另一个意外的发现是,作为一个无脊椎动物中非常重要的极性蛋白,LGL1的缺失并没有导致上皮组织极性的丧失或者缺陷,这意味着其功能被其他的未知蛋白所弥补。细胞极性,即细胞器、膜结构域和细胞骨架等各种成分在细胞内的不对称分布,是所有活细胞的基本特征,对组织形态发生、细胞命运决定、细胞功能发挥和内环境稳态等多项重要的生物过程起着关键的调控作用,这些发现强调了研究脊椎动物上皮组织极性调控新机制的重要性。研究人员最终利用多种手段证明了LGL1通过结合并调控整合素β1信号通路,从而决定了乳腺上皮组织的定向迁移过程。

相关成果以“LGL1 binds to Integrin β1 and inhibits downstream signaling to promote epithelial branching in the mammary gland”为题,于2月15日在线发表于国际知名学术期刊Cell Reports。生命学院吕鹏飞课题组2020级硕士研究生马荣泽为论文第一作者,吕鹏飞教授为通讯作者。上海科技大学为第一完成单位。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110375


图:乳腺分支形态发生过程。