科学家发现,E-钙黏蛋白(E-cadherin)——最广为人知的功能是作为将细胞和组织黏合在一起的分子胶水——还有第二个作用:帮助上皮细胞吞噬附近的死亡细胞。这项研究在活体斑马鱼和小鼠胚胎中完成,描述了细胞如何重塑其下表面以吞入细胞碎片,同时保持上表面不受影响。
这种分屏式重塑之所以重要,是因为上皮组织构成了身体的保护屏障。如果吞噬作用以牺牲屏障完整性为代价,那么清理工作就会适得其反。根据研究结果,情况并非如此。
既能黏合又能清理地板的胶水
几十年来,E-钙黏蛋白在文献中一直作为一种黏附分子存在——它使相邻细胞彼此黏附,并防止组织散架。这项新研究增加了一个与其声誉略显矛盾的功能。同一种蛋白质也参与将死亡细胞向内拉入,这是研究人员在活体胚胎中而非培养皿中的细胞里观察到的过程。
使用活体斑马鱼和小鼠胚胎使研究团队能够观察这一过程在发育中的动物体内发生的情况,而不是在孤立环境中。这是一个有意义的区别。胚胎是一个拥挤、快速变化的环境,而一种只在培养皿中出现的机制是一种你无法完全信任的机制。
细胞如何保持其上半部分稳定
机制才是有趣的部分。细胞可以显著重塑其下表面以吞噬碎片,同时上表面保持稳定。细胞的一侧完成工作;另一侧则维持防线。这就是保护屏障在整个过程中保持密封的方式。
可以把它想象成一个地板打开吞下某物而天花板却毫无察觉。组织不会撕裂,屏障也不会渗漏。研究人员将其描述为一种双重功能——黏附和清除通过同一分子机制运行。
为什么胚胎模型很重要
斑马鱼和小鼠胚胎是具有复杂免疫系统的脊椎动物模型,这表明这种吞噬作用并非某一物种的奇特现象。如果这一功能在如此不同的动物之间保守存在,那么它很可能在做一些重要的事情——也很可能出现在人类组织中。
显而易见的后续问题与疾病有关。E-钙黏蛋白已经是癌症生物学中被广泛研究的蛋白质,任何帮助组织清除死亡细胞同时保持其结构的过程,都值得在平衡失调的情境中加以研究。该研究并未直接提出这些主张。它确立了功能和机制。
接下来是什么
这项研究仍未解答这两个功能在分子层面如何协调——哪些信号告诉细胞打开其下表面,同时保持上表面锁定。这是下一步需要解决的问题,也是能告诉研究人员这种双重功能是否可以被调节、破坏或利用的部分。
目前,这一发现本身就站得住脚:一种以将事物黏合在一起而闻名的蛋白质,也能帮助将事物小心地拆开,而不破坏密封。




