Cytoneme-mediated transport of active Wnt5b-Ror2 complexes in zebrafish
在多细胞生物体中，高效的细胞间通信对于从单个受精卵发育成复杂成体的过程至关重要。细胞通过发送各种类型的信号进行交流，这些信号一旦被检测到，就会激活接收细胞中的分子网络，从而协调细胞的行为。在化学信号系统中，信号产生细胞会释放一种分子，即配体，这种配体可以被接收细胞上的特定受体蛋白检测到并与之结合，类似于钥匙与锁的机制。Wnt信号系统是所有多细胞生物体中一个重要的发育信号网络。例如，配体Wnt5b（“钥匙”）可以与其受体之一Ror2（“锁”）结合，调节组织中细胞的定向和迁移，这两者对于胚胎体轴的形成至关重要。然而，Wnt信号如何传递以激活发育胚胎中的特定细胞的机制仍不清楚。
近日，英国埃克塞特大学Steffen Scholpp教授团队（Chengting Zhang和Lucy Brunt博士为共同第一作者）在《Nature》上发表了一篇文章，题为“Cytoneme-mediated transport of active Wnt5b–Ror2 complexes in zebrafish”，揭示了在斑马鱼体内，cytoneme介导的活性复合体Wnt5b/Ror2的转运机制。
为了探究发育中的斑马鱼胚胎中的细胞间通信机制，研究者们利用荧光蛋白对Wnt5b和Ror2进行了标记，从而能够在活体中以高分辨率实时追踪这些关键组分的运输过程。在此基础上，研究者进一步测量了表达内源性Ror2的接收细胞与Ror2基因敲除的接收细胞中Wnt信号通路下游的JNK信号激活水平，并进行了详细的对比分析。
图1：cytoneme介导的Wnt5b/Ror2复合体
令人惊讶的是，研究者们发现Wnt5b能够与其自身的受体Ror2结合，形成配体-受体复合物，随后通过细胞膜的细长延伸结构——cytoneme，被运输至邻近细胞。Cytoneme是一种细胞膜的细长突起，能够延伸至几十微米以连接远处的细胞，并且可以在几分钟内迅速缩回。研究者们利用荧光互相关光谱技术等定量成像技术，对运输过程中配体-受体复合物的结合强度进行了精确测量，结果显示它们在整个运输过程中始终保持紧密的结合状态。
图2：荧光寿命成像
Cytoneme能够将Wnt5b/Ror2复合物从产生细胞的膜运输到接收细胞。随后，在纤毛突起的尖端会形成一个含有这些复合物的囊泡，该囊泡释放并与接收细胞的细胞膜融合。在整个过程中，Wnt5b/Ror2复合物保持了其功能性，因为它们能够在到达受体细胞时激活下游的Wnt信号。值得注意的是，即使受体细胞缺乏功能性Ror2受体，靶细胞同样可以激活下游的Wnt信号。在组织水平上，研究者们发现，阻断cytoneme的形成会减少旁分泌的Wnt5b-Ror2复合物，进而影响细胞迁移，并进一步影响斑马鱼的体轴汇聚和延伸。
图3. cytoneme介导
研究成果与展望
研究发现与意义
该研究揭示了cytoneme不仅能传递信号配体，还能传递其受体，这一发现对整个发育生物学领域具有深远意义。传统观念认为，细胞对信号的响应能力主要取决于是否具有正确的受体。因此，通常认为缺乏适当受体的细胞和组织是不具有响应性的。然而，该研究的数据表明，即使是不表达适当受体的细胞，在获得通过cytoneme转运的功能性配体-受体复合物后，也能发生信号激活。
协同作用与新机制
Wnt5b和Ror2在组织中共同传递的发现令人惊讶，揭示了运输和信号之间的显著协同作用。这种意想不到的运输机制有可能为我们理解发育生物学和组织再生开辟新的途径。在活体斑马鱼胚胎中测量cytoneme上Wnt5b-Ror2复合物的稳定性是一项巨大的挑战。cytoneme是线状的细胞突起，只存在几分钟。为了实时追踪Wnt5b和Ror2在这些动态而脆弱的结构上的运动，研究者们使用了最先进的成像技术。此外，在整个实验过程中保持细胞和活体斑马鱼胚胎的活性需要极其精密的操作。
未来研究方向
该研究不仅揭示了令人惊讶的Wnt5b和Ror2的共同运输，还有可能拓展我们对复杂组织中信号传递的理解。同时，需要进一步研究以阐明这种传输机制是否在Wnt网络以及其他信号系统和组织环境中也同样存在。
| 名称 | 货号 | 规格 |
| Dynasore, dynamin inhibitor | ab120192-50mg | 50mg |
| Dynasore, dynamin inhibitor | ab120192-10mg | 10mg |
| Goat Anti-Rabbit IgG H&L (Alexa Fluor® 488) | ab150077-500ug | 500ug |
| Donkey Anti-Goat IgG H&L (Alexa Fluor® 647) preadsorbed | ab150135-500ug | 500ug |
