세포-세포 접착이 층상 상피에서 패턴 형성을 주도한다

Core Concepts

세포-세포 접착은 상피 세포의 공간적 패턴 형성을 주도하며, 이를 통해 세포 분화와 증식을 조절한다.

Abstract

이 연구는 세포-세포 접착이 상피 세포의 자기 조직화 패턴 형성을 주도한다는 것을 보여준다. 배양된 각질형성세포(keratinocyte)는 자발적으로 고밀도와 저밀도 영역이 혼재된 패턴을 형성한다. 약물 처리와 유전자 결손 실험을 통해 부착 접합체(adherens junction)가 이러한 패턴 형성에 필수적임을 확인했다. 수학적 모델링 결과, 세포-세포 접착만으로도 고/저밀도 영역이 형성될 수 있음을 보였다.
이 패턴 형성은 세포 분화와 증식을 조절하는데, 고밀도 영역에서는 분화가 촉진되고 저밀도 영역에서는 증식이 증가한다. 이 과정은 YAP 신호 경로를 통해 매개된다.
나아가 이 연구는 혈청 제한 배양 조건이 각질형성세포의 층화를 증진시킨다는 것을 보여주었다. 이는 세포-세포 접착 기반 패턴 형성이 창상 치유 등 임상적 응용에 활용될 수 있음을 시사한다.

Stats

고밀도 영역의 각질형성세포는 입방형, 밀집되어 있고 층화되어 있는 반면, 저밀도 영역의 세포는 편평하다.
고밀도 영역에서 부착 접합체 단백질인 E-cadherin과 α-catenin의 발현이 증가한다.
부착 접합체 억제 처리나 α-catenin 유전자 결손은 패턴 형성을 방해한다.
혈청 제한 배양 조건에서 각질형성세포의 층화가 증진된다.

Quotes

"세포-세포 접착은 상피 세포의 공간적 패턴 형성을 주도한다."
"부착 접합체는 이러한 패턴 형성에 필수적이다."
"세포-세포 접착만으로도 고/저밀도 영역이 형성될 수 있다."

Key Insights Distilled From

Cell–cell adhesion drives patterning in stratified epithelia

by Mai,Y., Koba... at www.biorxiv.org 11-26-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.24.567740v1

Deeper Inquiries

상피 조직 내 다른 세포 유형(예: 섬유아세포)이 세포-세포 접착 기반 패턴 형성에 어떤 역할을 할 수 있을까?

상피 조직 내 다른 세포 유형인 섬유아세포가 세포-세포 접착 기반 패턴 형성에는 중요한 역할을 할 수 있습니다. 섬유아세포는 세포 외 기질을 생성하고 조직의 기계적 강도와 안정성을 유지하는 데 중요합니다. 이러한 섬유아세포의 활동은 세포-세포 접착과 관련이 있을 수 있으며, 세포 간의 상호작용을 통해 패턴 형성에 영향을 줄 수 있습니다. 또한 섬유아세포의 분비물이 세포 간 접착 분자의 발현이나 활성화에 영향을 줄 수 있으며, 이는 세포-세포 접착 기반 패턴 형성에 기여할 수 있습니다.

세포-세포 접착 이외의 다른 기전(예: 신호 분자 발현 패턴)이 상피 세포 패턴 형성에 관여할 수 있는가?

세포-세포 접착 이외의 다른 기전, 특히 신호 분자 발현 패턴, 또한 상피 세포 패턴 형성에 관여할 수 있습니다. 세포 간 상호작용 및 신호 분자의 발현은 세포의 운명 및 행동을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 특정 신호 분자의 발현 패턴이 세포의 위치 및 상호작용을 조절하고, 이를 통해 세포가 특정 패턴을 형성하도록 유도할 수 있습니다. 따라서 세포-세포 접착 외에도 다양한 기전이 상피 세포 패턴 형성에 영향을 줄 수 있습니다.

세포-세포 접착 기반 패턴 형성이 다른 조직 발생 과정(예: 기관 형태 형성)에서도 관찰될 수 있을까?

세포-세포 접착 기반 패턴 형성은 다른 조직 발생 과정에서도 관찰될 수 있습니다. 세포-세포 접착은 다양한 조직의 형태와 구조를 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서 세포-세포 접착을 통해 세포 간의 상호작용이 조직의 형태와 구조를 결정하고, 특정 패턴을 형성하는 데 기여할 수 있습니다. 이러한 메커니즘은 다양한 조직 발생 과정에서 공통적으로 나타날 수 있으며, 세포-세포 접착 기반 패턴 형성이 다양한 조직의 형태 형성에 중요한 역할을 할 수 있습니다.