细胞极性和不对称性

细胞极性是细胞的一种有序不对称性，其组分，包括质膜、细胞骨架和细胞器，分布不均，从而形成独特的区域和明确的方向性。这种不对称性使上皮细胞能够区分顶端和基底表面，使迁移细胞能够区分前部和后部，并使分裂细胞能够分离命运决定因子，从而使极性成为细胞构建组织和执行定向功能的基础。

Definition

细胞极性是指细胞膜区域、细胞骨架和内容物不对称组织的建立和维持，从而产生功能上不同的区域和明确的定向轴。

Scope

本条目涵盖细胞极性的概念、建立和维持细胞极性的保守蛋白质系统，以及其主要形式，包括上皮细胞的顶基极性和迁移细胞的前后极性。它是细胞生物学中的一个参考和教育主题；组织形态发生和迁移作为过程在相关条目中处理，不提供临床指导。

Core questions

• 细胞极化意味着什么？
• 哪些保守的蛋白质复合物建立和维持极性？
• 上皮细胞的顶基极性和迁移细胞的前后极性有何异同？
• 极性如何与细胞骨架和膜运输偶联？

Key concepts

• 顶基极性
• 前后（平面/迁移）极性
• Par、Crumbs和Scribble极性复合物
• 皮层区域的相互拮抗
• 极性膜运输
• 细胞骨架不对称性
• 不对称细胞分裂

Key theories

保守的极性复合物

St Johnston和Ahringer描述了一小组保守的蛋白质模块，包括Par、Crumbs和Scribble复合物，如何通过相互拮抗作用，将细胞皮层划分为不同的区域，涵盖从卵细胞到上皮细胞的各种细胞类型。

可相互转换的极性状态

Nelson将顶基极性和前后极性描述为相同基础机制的相关、可相互转换的组织形式，使上皮细胞能够在静止的组织构建状态和迁移状态之间切换。

Mechanisms

当对称性破坏线索（如细胞间或细胞与基质的接触或外部梯度）被保守的皮层蛋白复合物放大时，极性就建立了。这些复合物相互排斥，从而定义了不同的膜区域。Par复合物、Crumbs复合物和Scribble复合物将上皮细胞的顶端和基底外侧表面分隔开，而相关的信号传导则使迁移细胞的前后两端极化。这些皮层区域组织肌动蛋白和微管细胞骨架，并指导极性囊泡运输，从而使特定蛋白质被输送到特定表面，在分裂细胞中，这种不对称性可用于在子细胞之间分离命运决定因子。

Clinical relevance

极性是上皮组织屏障和运输功能的基础，正常极性的丧失是组织紊乱和肿瘤的特征，因此该概念与组织学和病理学相关。本条目描述了正常的细胞极性，仅供参考和教育，不作为诊断或治疗的依据。

Evidence & guidelines

此处所述内容基于细胞极性权威综述和标准细胞生物学教科书；它属于描述性基础科学，而非临床指南内容。

History

细胞在空间上不对称的认识在对上皮细胞和受精卵的研究中由来已久，但其分子基础则源于对秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）和果蝇（Drosophila）等模式生物的遗传学研究，这些研究发现了Par基因和其他保守的极性调节因子。随后的工作，经St Johnston和Ahringer以及Nelson的综述综合，表明相同的模块在非常不同的细胞类型中发挥作用，并且不同的极性状态可以相互转换。

Debates

极性机制在不同细胞类型中的统一性如何？

虽然Par等核心复合物广泛保守，但顶基极性和前后极性是共享单一机制还是部署不同的特定情境程序，仍然是一个活跃的问题。

Key figures

• Daniel St Johnston
• Julie Ahringer
• W. James Nelson

Seminal works

• stjohnston-ahringer-2010
• nelson-2009

Frequently asked questions

顶基极性和前后极性有什么区别？

顶基极性将静止的上皮细胞组织成面向腔或外部的顶部（顶端）表面和附着于其他细胞和基质的底部（基底）表面；前后极性则沿着迁移细胞的运动方向对其进行组织。两者使用重叠的机制，并且可以相互转换。

细胞极性对组织为何重要？

极性使上皮细胞能够形成具有不同表面的有序细胞层，从而实现定向运输和屏障功能；没有极性，组织就会失去其有序结构。