在多细胞生物的发育与组织稳态维持过程中，细胞与细胞之间的黏附连接（cell-cell junctions）必须与机械力实现精确耦合。当组织发生运动、细胞分裂或形态重塑时，机械张力会在细胞连接处累积，细胞需要一种快速且精准的机制来招募黏附加固蛋白以维持上皮完整性。尽管已知 细胞黏附 蛋白（如Vinculin、Ajuba、Canoe/Afadin等）在张力升高时会被招募至膜-皮层连接处加强锚定，但这一过程如何克服被动扩散的限制，在空间和时间上实现瞬时精准响应，一直是领域内的 尚未解释清楚的现象 。
近日， 南方科技大学生命科学学院余化鹏团队于Journal of Cell Biology杂志在线发表了题为Edge-Vertex flow enables rapid adhesion reinforcement under tension的研究长文。该研究利用果蝇胚胎上皮组织，揭示了一种直接的“ 侧边 到顶点”（edge-to-vertex）运输机制：黏附蛋白Canoe/Afadin通过主动搭乘肌动球蛋白流动的“顺风车”，以非囊泡形式沿着细胞皮层从双细胞边界精准运输至三细胞顶点，从而实现力学信号的时空精准应答。有趣的是，该运输过程依赖于一种激酶非依赖性的Mbt/PAK调控，且 内源表达的 Canoe/Afadin 类似“湿沙” Damp - sand的一种 凝聚态物理属性状态 决定了 其 运输效率 。同时， 这一状态竟能被生理性温度变化所调控。
肌动 肌球 蛋白流驱动Canoe/Afadin双向“ 侧边 -顶点”穿梭
研究人员利用光转化追踪和高速活体成像技术，在果蝇胚胎中观察到内源性Canoe/Afadin蛋白呈现显著的定向流动。与被动扩散不同，光转化的Dendra2-Canoe分子并未从细胞质直接径向靶向顶点，而是沿着皮层边缘单向前进，抵达顶点后再转向相邻边缘。高速成像显示，Canoe点状结构与肌球蛋白II（Myosin II）点状结构虽空间相邻但并不 重合 ，二者同步向顶点移动。通过几何距离量化分析（ΔL值持续增加），研究排除了“顶点滑动导致点状结构被动位移”的模型，证实这是一种主动的、与肌动球蛋白流耦合的皮层运输机制（详见正文图1及视频1-3）。
关键调控因子Mbt/PAK：激酶活性非必需，构象暴露核心功能区
为寻找调控该运输通路的遗传开关，研究团队通过邻近标记蛋白质组学筛选和RNAi筛选，鉴定出 II-型 p21激活激酶Mbt/PAK是Canoe/Afadin流动的关键阀门。在Mbt/PAK敲低或突变胚胎中，Canoe无法在张力作用下富集于三细胞顶点，反而在双细胞边界形成异常的椭圆状凝聚体（condensates），且失去了与肌球蛋白的空间相关性。 令人惊讶的是，结构-功能分析表明，Mbt/PAK发挥功能不依赖其经典的激酶催化活性 。激酶失活突变体（T525A）仍能完全挽救突变体的黏附缺陷。机制上，Cdc42结合解除Mbt/PAK的自抑制构象后，暴露了其中央的固有无序区（IDR）及两侧的黏附连接定位基序（AJM）。正是这段IDR/AJM区域作为支架介导了与Canoe/Afadin的相互作用，从而调控后者的皮层流动性与机械敏感性（ 详见正文 图 5 和图 6 ）。
有丝分裂后的黏附重建与Mbt/PAK的生理必要性
Mbt/PAK调控的生理意义在同步细胞分裂过程中尤为凸显。在果蝇胚胎腹中线形成阶段，相邻细胞同步完成有丝分裂后，需要快速重建新的三细胞连接。研究发现，在缺乏Mbt/PAK的情况下，分裂后的子细胞无法建立稳定的连接，导致严重的组织闭合缺陷。活体成像显示，在有丝分裂中期，Canoe与Mbt/PAK在皮层水平同步发生暂时性下调，而在分裂后恢复期，Mbt/PAK是确保Canoe快速重定位至新生顶点的必要条件（ 详见正文 图3和图4）。
热力学调控：温度升高可“溶解”异常凝聚体并挽救功能
Canoe/Afadin在Mbt/PAK缺失时形成的凝聚体呈现出典型的生物分子相分离特征：具有动态交换、凝胶状低流动性以及对1,6-己二醇不敏感等性质。 研究人员开发了果蝇胚胎热力学成像平台（TIDE），首次在活体组织中原位分析内源蛋白的相变热力学。 数据显示，Canoe凝聚体具有温度依赖性：在29°C临界温度以上迅速溶解，降温后又可逆重组。更为重要的是，仅通过将Mbt/PAK突变胚胎在34°C短暂孵育，即可溶解异常凝聚体、恢复Canoe皮层流动性与顶点定位，并部分挽救上皮黏附缺陷。这提示环境温度可作为直接的生理信号，通过调节蛋白质凝聚状态来影响发育过程中的组织完整性。 ( 详见正文图7)
GoldilockPrinciple：最优凝聚态决定运输效率
既然过度凝聚导致运输停滞，那么彻底消除凝聚是否更优？通过删除保守的N端α螺旋（αH1）阻止凝聚体形成后，虽然蛋白流动性增加，但Canoe反而失去了与肌球蛋白流的空间耦合及机械响应能力，同样无法挽救突变体功能。利用超分辨率多角度结构光照明成像（Multi-SIM），研究者首次在活体野生型胚胎中捕捉到内源Canoe表现为离散的液态样点状结构，它们经历融合、分裂并随皮层流动 （详见正文图8，图9） 。这些证据共同勾勒出一 个 “运输效率门槛”模型：Canoe/Afadin必须处于一种“恰到好处”的物理状态——类似于“湿沙”：既要有足够的凝聚性以便被肌动球蛋白流整体搬运（防止分散流失），又要保持一定的流动性以适应皮层几何形状的变化 。 Mbt/PAK正是通过调节这种凝聚态的阈值，确保Canoe在需要时能迅速响应张力并精准投送至顶点。
总结与展望
该研究阐明了 皮层黏附蛋白通过非囊泡、主动流动的方式实现空间精准投送的普遍机制。这不仅解答了细胞如何在 秒分 级时间内强化特定受力点的生物学难题，还创新性地将活体热力学分析引入发育生物学研究 。这一发现为理解组织形态发生中的力-化耦合提供了新视角，同时也暗示，在其他需要快速响应机械力的场景（如紧密连接形成、突触囊泡运输）中，类似的“凝聚态介导的主动运输”策略可能被广泛采用。
南方科技大学生命科学学院基础免疫与微生物学系余化鹏副教授为论文的通讯作者。余化鹏实验室的科研助理郑琪鸿，博士生张成阁，博士生王铭辛为论文并列第一作者。该研究 得益于与 同 院 吴先登副教授 ，温子龙教授，王若希副教授的多次交流与讨论。
原文链接：https://doi.org/10.1083/jcb.202601182
余化鹏课题组长期致力于细胞集群的黏附与机械力应答的研究，结合果蝇胚胎与哺乳动物3D类器官为模式系统，专注于探究细胞黏附与机械力在组织三维形态构建中的作用。先后利用哺乳动物细胞3D培养模型确立了双细胞连接核心蛋白p120-catenin对于维持二维细胞柱状结构与三维腔体形成的重要作用，以及利用果蝇胚胎模型揭示了三细胞连接是胚胎感应机械力并调节细胞间黏附的热点位置。课题组欢迎对于活体生物力学以及高分辨活体成像的同学与博士加入。课题组欢迎对于活体生物力学以及高分辨活体成像的同学与博士加入。
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参考文献
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