在包括癌轉(zhuǎn)移在內(nèi)的許多生物學(xué)過程中，細(xì)胞會彼此溝通協(xié)調(diào),，形成共同移動的細(xì)胞集團(tuán),。在我們機體的生長和防御系統(tǒng)中，細(xì)胞集體遷移是必不可少的一部分,，不過這一機制也被癌細(xì)胞利用來實現(xiàn)有效擴散,。
加拿大蒙特利爾大學(xué)免疫和癌癥研究所IRIC的研究人員揭示了一個新機制，通過這一機制我們機體中的一些細(xì)胞會如古羅馬軍團(tuán)一般形成龜陣（testudo formation）共同前進(jìn),，文章發(fā)表在Nature Cell Biology雜志上,。
古羅馬軍團(tuán)被認(rèn)為是當(dāng)時最強的軍事力量之一，在羅馬士兵突破敵軍陣線時,，他們會緊密集結(jié)在一起,，用盾牌將身體遮避起來進(jìn)行防御，這種陣型也被稱為龜陣,。
“我們發(fā)現(xiàn)了使細(xì)胞形成團(tuán)隊協(xié)調(diào)行動的關(guān)鍵機制,。相信許多癌癥中的惡性細(xì)胞都利用了這一機制，包括一些乳腺癌,、前列腺癌和皮膚癌,，”領(lǐng)導(dǎo)這項研究的Gregory Emery說。
“和羅馬軍團(tuán)一樣,，一些癌細(xì)胞能夠有效遷移,，是因為它們的行動緊密協(xié)調(diào)。為了阻止癌細(xì)胞前進(jìn),，我們就必須先理解它們彼此協(xié)調(diào)的機制,。然后，我們就可以阻斷癌細(xì)胞之間的聯(lián)系,，來瓦解它們的攻勢,。”
IRIC科學(xué)家與Johns Hopkins大學(xué)醫(yī)學(xué)院的同事合作，對果蠅卵巢中的特殊細(xì)胞進(jìn)行了研究,。人們對這類細(xì)胞的遷移過程非常了解,，而且操縱和觀察這一過程也很方便。因此這類細(xì)胞常常被用來作為模型,，以研究癌細(xì)胞離開原發(fā)瘤的遷移過程,。
GTPase Rac是調(diào)節(jié)肌動蛋白動力學(xué)和細(xì)胞遷移的關(guān)鍵，但人們并不清楚在細(xì)胞集體遷移時，Rac的活化和定位是如何協(xié)調(diào)的,。IRIC的研究人員使用一個非常精確的激光束,，來操縱單個活細(xì)胞中基因工程蛋白的活性，并觀察了激活或失活該蛋白所產(chǎn)生的效果,。他們發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞集體遷移過程中,，Rab11能夠感知其他細(xì)胞的行動,，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)Rac的活性和定位，與周圍細(xì)胞協(xié)調(diào)行動,。
研究人員指出,，Rab11能夠與細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)子Moesin結(jié)合，調(diào)節(jié)其在遷移過程中的活性,。Moesin參與了細(xì)胞的形狀和硬度控制,，當(dāng)Moesin水平減少時，會降低細(xì)胞簇的凝聚力,，阻礙細(xì)胞移動,。“我們向人們展示了一個機制，細(xì)胞通過這一機制共享信息從而協(xié)調(diào)行動,。破壞這一機制,，我們就能阻斷細(xì)胞遷移。” Dr Emery解釋道,。
文章總結(jié)道,，Rab11負(fù)責(zé)感知細(xì)胞集團(tuán)中Rac活性的相對水平，使單個細(xì)胞能自我協(xié)調(diào)融入多細(xì)胞集團(tuán),，實現(xiàn)一同遷移,。盡管這一發(fā)現(xiàn)是在昆蟲模型的特殊細(xì)胞中獲得的，不過相關(guān)蛋白Rab11和Moesin也在一些人類癌癥中具有重要作用,。“這說明,，我們在果蠅細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的新調(diào)節(jié)機制，很可能在人類癌癥中也同樣重要,，”Dr. Emery說,。“這項研究將幫助我們確定破壞細(xì)胞集體遷移的分子靶標(biāo)，為阻止癌轉(zhuǎn)移帶來了新的希望,。”(生物谷Bioon.com)
doi: 10.1038/ncb2681.
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PMID:
Rab11 regulates cell-cell communication during collective cell movements.
Ramel D, Wang X, Laflamme C, Montell DJ, Emery G.
Collective cell movements contribute to development and metastasis. The small GTPase Rac is a key regulator of actin dynamics and cell migration but the mechanisms that restrict Rac activation and localization in a group of collectively migrating cells are unknown. Here, we demonstrate that the small GTPases Rab5 and Rab11 regulate Rac activity and polarization during collective cell migration. We use photoactivatable forms of Rac to demonstrate that Rab11 acts on the entire group to ensure that Rac activity is properly restricted to the leading cell through regulation of cell-cell communication. In addition, we show that Rab11 binds to the actin cytoskeleton regulator Moesin and regulates its activation in vivo during migration. Accordingly, reducing the level of Moesin activity also affects cell-cell communication, whereas expressing active Moesin rescues loss of Rab11 function. Our model suggests that Rab11 controls the sensing of the relative levels of Rac activity in a group of cells, leading to the organization of individual cells in a coherent multicellular motile structure.
