Frazzledは、上皮細胞において異なる分子経路を介して作用し、運動性、アピカル収縮、およびE-Cadherinの局在を調節することができる

Frazzled can act through distinct molecular pathways in epithelial cells to regulate motility, apical constriction, and localisation of E-Cadherin.

• Sofia Golenkina
• Vishal Chaturvedi
• Robert Saint
• Michael J Murray

抄録

DCC/NEO/UNC-40/FrazzledファミリーのNetrin受容体は、細胞遊走や軸索誘導において十分に確立された役割を持っていますが、接着、極性、接着接合部（AJ）の安定性などの上皮の特徴を制御することもできます。これまでに、ショウジョウバエの脚周囲上皮（PE）におけるFrazzled（Fra）の過剰発現は、翼の円板化を抑制し、また、運動性細胞に典型的な細胞突起を発生させることを示してきた。ここでは、Frazzledが翅の屈曲を阻害する分子経路が、運動性を促進する分子経路とは異なるかどうかを調べた。その結果、Fraは、F-アクチンを豊富に含む突起を誘導することに加えて、翅円板適正（DP）上皮細胞において、AJ成分の局在と柱状細胞の形状に影響を与えることを示した。次に、これらの表現型は、3つの保存されたFra細胞質P-motifと下流の遺伝子に対して異なる要件を持っていることを示す。突起の形成には、FraのP3モチーフ、インテグリン（mysとmew）、Rac経路（Rac1、wave、arpc3）、ミオシン調節性軽鎖（Sqh）が必要であった。対照的に、ミオシンリン酸化の増加を伴うアピコ基底細胞の形状変化は、P1モチーフに決定的に依存しており、RhoGef2によって促進されたが、Rac1によって阻害された。Fraはまた、上皮細胞の基底側領域からAJタンパク質（DE-CadとArm）の損失を引き起こした。この表現型は3つのP-モチーフすべてを必要とし、極性因子par6に依存していた。par6は突起や細胞形状の変化には必要とされなかったが、エバーションをブロックするために必要とされていた。この結果は、複数の分子経路が上皮細胞におけるFraの下流で作用していることを示唆している。

Netrin receptors of the DCC/NEO/UNC-40/Frazzled family have well established roles in cell migration and axon guidance but can also regulate epithelial features such as adhesion, polarity and adherens junction (AJ) stability. Previously, we have shown that overexpression of Drosophila Frazzled (Fra) in the peripodial epithelium (PE) inhibits wing disc eversion and also generates cellular protrusions typical of motile cells. Here, we tested whether the molecular pathways by which Fra inhibits eversion are distinct from those driving motility. We show that in disc proper (DP) epithelial cells Fra, in addition to inducing F-Actin rich protrusions, can affect localization of AJ components and columnar cell shape. We then show that these phenotypes have different requirements for the three conserved Fra cytoplasmic P-motifs and for downstream genes. The formation of protrusions required the P3 motif of Fra, as well as integrins (mys and mew), the Rac pathway (Rac1, wave and, arpc3) and myosin regulatory light chain (Sqh). In contrast, apico-basal cell shape change, which was accompanied by increased myosin phosphorylation, was critically dependent upon the P1 motif and was promoted by RhoGef2 but inhibited by Rac1. Fra also caused a loss of AJ proteins (DE-Cad and Arm) from basolateral regions of epithelial cells. This phenotype required all 3 P-motifs, and was dependent upon the polarity factor par6. par6 was not required for protrusions or cell shape change, but was required to block eversion suggesting that control of AJ components may underlie the ability of Fra to promote epithelial stability. The results imply that multiple molecular pathways act downstream of Fra in epithelial cells.