MERFISH 在焦點斑（Focal Adhesion）研究中扮演的重要角色

《 Cell Reports 》期刊選讀

mRNA 在細胞內的位置對生物調控過程具有關鍵影響，其中也包括細胞遷移（cell migration）。細胞遷移與發育、傷口癒合、免疫反應及癌症轉移等生理與病理機制息息相關，而這一過程的調控與 焦點斑（focal adhesions, FAs）密切相關。先前研究已指出，β-actin 的 mRNA 可與 RNA 結合蛋白（RNA-binding protein, RBP）ZBP1/IGF2BP1 形成複合體，在焦點斑附近支援 β-actin 的局部轉譯，進而調控細胞遷移。

然而...
是否還有其他 mRNA 或參與調控的蛋白也位於焦點斑，仍未明朗。

為釐清此問題，美國耶魯大學 Stefania Nicoli 團隊首先將 HDF 與 HUVEC 兩種細胞株的焦點斑區域分離，進行 mRNA 定序分析，鑑定出在 FAs 區域聚集的 mRNA。根據定序結果，他們設計了 MERFISH 探針組，包括：122 個 FAs 富集的 mRNA、136 個對照組 mRNA（其中 46 個隨機分布於內質網、粒線體與細胞質；86 個雖不位於 FAs 區域但可轉譯出 FAs 蛋白；4 個位於 TIS 顆粒中的 mRNA）。MERFISH 影像結果顯示，FAs-mRNA 緊密分布於 PXN 蛋白周圍（PXN 為 FAs 的主要蛋白之一），而對照組的 mRNA 則隨機且鬆散地分布。此結果證實，FAs 區域確實存在一群特定的 mRNA 聚集現象。

接著，該團隊進一步分析了 FAs 的蛋白質體組成。在進行 RNase 處理前後，他們發現細胞壓力相關蛋白 G3BP1 與 G3BP2，除了在壓力顆粒中出現外，在無細胞壓力的條件下也會出現在 FAs 區域，且此現象依賴 mRNA 的存在。後續實驗亦證明 G3BP1 與 G3BP2 均可與 FAs-mRNA 結合。

團隊進一步探討 FAs-mRNA 聚集是否依賴 G3BP1 或 G3BP2。MERFISH 結果顯示，在 G3BP1 knockdown的細胞中，FAs-mRNA 在 FAs 區域的聚集量顯著下降，特別是 TRAK2 的 mRNA 表現變化最為明顯；然而， G3BP2 knockdown 並未產生類似影響。

研究最後透過一系列功能性分析，證實 G3BP1 在無細胞壓力的情況下仍定位於 FAs 區域，並與 FAs-mRNA 交互作用，在細胞遷移的調控過程中扮演了關鍵角色。

該研究中，MERFISH證實了：

• 在焦點斑(Focal Adhesions, FAs)的區域的確有一群特別的mRNA聚集。
• G3BP1的存在對於mRNA聚集在FAs是必須的。

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• Boraas LC, Hu M, Martino P, Thornton L, Vejnar CE, Zhen G, Zeng L, Parker DM, Cox AL, Giraldez AJ, Su X, Mayr C, Wang S, Nicoli S. G3BP1 ribonucleoprotein complexes regulate focal adhesion protein mobility and cell migration. Cell Rep. 2025 Feb 25;44(2):115237. doi: 10.1016/j.celrep.2025.115237. Epub 2025 Feb 1. PMID: 39883578; PMCID: PMC11923778
• Yao Z, Wang Z, Yang P. The G3BP1 RNP complex at focal adhesion tunes cell migration. Trends Cell Biol. 2025 Mar;35(3):180-182. doi: 10.1016/j.tcb.2025.02.001. Epub 2025 Feb 20. PMID: 39984361.
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