Rap1 GTP酶在细胞化过程中发挥两种相互独立的功能,从而促进腹侧沟的形成

root 提交于 周三, 09/23/2026 - 14:47
形态发生过程涉及细胞层面的动态事件,例如收缩性、形态变化以及细胞与细胞外结构之间的黏附。这些细胞层面的变化需要细胞间的协调,以产生适当的组织层面结果。尽管此类细胞层面变化的类型有限,但在发育过程中,这些过程会被依次重复利用,从而产生多样的组织层面转变。对其中任一过程进行解析,都得益于具有高时空分辨率的调控性扰动。尽管人们已对果蝇早期胚胎中的模式化原肠胚形成事件——腹侧沟形成进行了广泛研究,但组织层面的事件如何在分子水平上受到协调,仍不清楚。因此,我们开发了一种生物传感器和一套光遗传学工具,用于对已知为腹侧沟形成所必需的小GTP酶Rap1进行时空调控。利用该生物传感器,我们显示,在腹侧沟形成过程中,腹侧细胞中的Rap1活性逐渐降低。对Rap1活性进行光遗传学解析表明,在腹侧沟内陷过程中急性抑制Rap1几乎没有影响。相反,Rap1通过在此前的细胞化过程中发挥的两个彼此可分离的功能,参与腹侧沟形成:其一,Rap1持续参与高效的膜内陷;其二,Rap1短暂参与成核形成黏着连接,而这些黏着连接随后协调整个腹侧上皮中的收缩活动。

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Rap1 GTP酶在细胞化过程中发挥两个可分离的功能,从而促进腹侧褶皱形成

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Amruta P Nayak

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Michael Glotzer

doi: https://doi.org/10.64898/2026.09.21.753314

Amruta P Nayak 芝加哥大学

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通讯作者: mglotzer{at}uchicago.edu

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摘要

形态发生过程涉及动态的细胞水平事件,例如收缩性、形态变化,以及细胞之间和细胞与细胞外结构之间的黏附。这些细胞水平的变化需要细胞间的协调,才能产生适当的组织水平结果。尽管这类细胞水平变化的种类有限,但在发育过程中,它们会被连续重复利用,以产生多样的组织水平转变。对其中任何一种过程进行解析,都受益于具有高时空分辨率的受控扰动。尽管人们已对腹侧褶皱形成进行了广泛研究——这是果蝇早期胚胎中的一个模式性原肠胚形成事件——但组织水平事件如何在分子层面受到编排,仍不清楚。因此,我们开发了用于时空调控Rap1的小分子GTP酶生物传感器和光遗传学工具。Rap1已知是腹侧褶皱形成所必需的。利用该生物传感器,我们显示,随着褶皱形成,腹侧细胞中的Rap1活性会下降。对Rap1活性进行光遗传学解析表明,在褶皱形成过程中急性抑制Rap1几乎没有影响。相反,Rap1通过其在此前细胞化过程中的两个可分离功能促进褶皱形成:Rap1持续参与,以确保膜高效内陷;同时,Rap1还短暂参与黏着连接的成核,而这些黏着连接随后负责协调整个腹侧上皮中的收缩活动。

利益冲突声明

基金资助信息声明

美国国立普通医学科学研究所, https://ror.org/04q48ey07 ,R35GM127091

版权

本预印本的。

该预印本依据 CC-BY-NC 4.0国际许可协议 提供。

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发布于2026年9月22日。

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Amruta P Nayak

, Michael Glotzer

bioRxiv 2026.09.21.753314; doi: https://doi.org/10.64898/2026.09.21.753314

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Rap1 GTP酶在细胞化过程中发挥两个可分离的功能,从而促进腹侧褶皱形成

Amruta P Nayak

, Michael Glotzer

bioRxiv 2026.09.21.753314; doi: https://doi.org/10.64898/2026.09.21.753314


📄 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.21.753314v1?rss=1

🏷️ Rap1 GTP酶 细胞化 腹侧沟形成 光遗传学 黏着连接 果蝇胚胎发育