微丝细胞骨架调控秀丽隐杆线虫表皮细胞融合机制研究

细胞间融合是指在自发或者药物处理下两个或多个细胞间发生的细胞膜和细胞质融合而形成一个新细胞的过程。细胞融合参与了许多重要的生物学过程，如精卵融合、肌肉和骨骼系统的发育、肿瘤生成以及干细胞介导的组织再生。与病毒-细胞间融合或细胞内囊泡融合相比，细胞之间融合的分子细胞学机制研究相对缺乏。本课题选择模式动物线虫的表皮细胞为模型，研究hyp7和seam细胞之间融合的机制。申请人前期工作利用基于转盘激光共聚焦显微镜的荧光活体成像技术观察到hyp7和seam细胞的融合过程，首次记录了微丝细胞骨架在细胞融合界面的重新组装。申请人将进一步构建hyp7和seam细胞中参与细胞融合的亚细胞结构和关键分子的荧光标记线虫品系，结合遗传学深入研究微丝细胞骨架在细胞融合过程中的功能和调控机制。本课题的预期结果可以加深对发育生物体内细胞融合的理解，对诸多疾病的治疗（如抑制肿瘤细胞与正常体细胞的融合）提供重要的启示。

细胞融合是生物体组织和器官发育的一个重要生物学过程，目前有报道称细胞融合过程需要微丝细胞骨架在融合界面的聚集，但是其调控学机制尚不清楚。目前已知的唯一一类可以直接介导细胞融合发生的蛋白是模式生物秀丽隐杆线虫中介导细胞融合的膜蛋白EFF-1和AFF-1。在本课题中我们首先记录到在线虫表皮细胞hyp7和seam细胞融合过程中微丝骨架的动态变化：seam细胞中微丝细胞骨架会首先形成入侵式的指状聚集，而hyp7中在细胞融合完成后也会形成一圈片状微丝骨架聚集。利用基于CRISPR/Cas9技术的条件性缺失突变体我们发现促微丝骨架聚集因子WASP可以通过条件微丝骨架聚集进而促进细胞融合。通过观察EFF-1动态我们发现EFF-1会在融合起始后在融合孔的位置会有瞬时表达；而在eff-1突变体中虽然细胞膜融合失败但是hyp7细胞中的微丝骨架聚集仍然发生并且随着时间延长GFP信号还是可以进入seam细胞中。这些结果暗示，EFF-1可能不是融合孔的形成所必须，但是融合孔的扩张则需要EFF-1的参与。