体轴延长是后生动物胚胎发育过程中的重要事件。在果蝇胚胎中，肌动蛋白-肌球蛋白富集在细胞纵向连接处，通过收缩驱动细胞嵌插，从而驱动体轴延长。目前所知，肌球蛋白的定位和收缩活性受到Toll样受体蛋白调控。然而，肌动蛋白的上游调控信号目前完全不明。
本研究鉴定出了肌动蛋白的上游调控信号ELMO/Sponge复合物。研究发现在果蝇胚胎体轴延伸过程中，ELMO与Sponge形成的复合物以双极性方式定位于外胚层体侧上皮细胞的顶端黏着连接处，并富集于垂直细胞连接区域，与肌动蛋白纤维和E-钙黏蛋白共同发挥作用。
通过遗传干扰实验，研究团队发现当ELMO或Sponge表达受抑时，细胞连接处的肌动蛋白、肌球蛋白和E-钙黏蛋白显著减少，且其在细胞面内的极性分布被打破，导致组织张力下降、细胞间重排受阻，最终影响原肠延展过程。这一结果表明，ELMO-Sponge复合物不仅维持了细胞骨架的极性分布和黏附张力，还在组织尺度上协调细胞运动。此外，该研究还证明ELMO-Sponge复合物可激活Rac GTP酶，促进支链肌动蛋白的形成，从而进一步支持其在调控细胞形态与力学环境中的中心地位。
本研究首次揭示了Rac信号调节因子ELMO-Sponge复合物在果蝇胚胎发育过程中扮演的关键角色，深入阐明了这一复合物如何介导细胞平面极性、调控细胞骨架，并推动组织的有效延展。
研究成果以“Planar-polarized junction association of the RacGEF ELMO-Sponge contributes to planar polarity and germband extension in Drosophila embryos”为题发表在著名学术期刊SCIENCE CHINA Life Sciences杂志上。
进化所细胞与组织动力学团队吕志一副教授为该论文通讯作者，孔德清教授为第一作者。实验室硕士生贺靖、刘王芳，本科毕业生张兆轩，德国马尔堡大学Jörg Großhans教授亦有重要贡献。中国海洋大学是第一完成单位和通讯作者单位。本研究得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者青年专家计划以及德国科研基金会（DFG）的联合资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1007/s11427-024-2778-4
