Summary Dividing cells often move apically within epithelial tissue layers, likely to escape the spatial confinement of their neighbors. Because of this movement, daughter cells may be born displaced from the tissue layer. Reintegration of these displaced cells helps support tissue growth and maintain tissue architecture. In the Drosophila follicular epithelium, reintegration relies on the immunoglobulin-superfamily cell-adhesion molecules (IgCAMs) Neuroglian and Fasciclin 2, which line cell-cell borders 1 . These molecules have been described in epithelia, but are well-studied for their roles in neural development 2–8 . We show here that reintegration works in the same way as IgCAM-mediated axon growth and pathfinding; it relies not only on extracellular adhesion but also mechanical coupling between IgCAMs and the lateral Spectrin-Based Membrane Skeleton. Our work indicates that reintegration is mediated by a distinct epithelial cell-cell junction that is compositionally and functionally equivalent to junctions made between axons.

Summary Organ surfaces are lined by epithelial monolayers - sheets of cells that are one-cell thick. This architecture underlies tissue function, and its loss is associated with disease, including cancer. Studies of in-plane epithelial cell behaviors show that a developing epithelium behaves as a fluid in respect to the tissue plane, and can therefore readily adapt to varying mechanical influences during morphogenesis. We asked the question of how monolayer architecture is achieved, and whether it demonstrates the same fluid behavior. To address this problem, we cultured MDCK (Madin-Darby Canine Kidney) cell layers at different densities and timepoints and analyzed their architectures using a novel tool, Automated Layer Analysis (ALAn), which we introduce here. Our experimental and theoretical results lead us to propose that epithelial monolayer architecture is governed by a balance of counteracting forces due to cell-cell and cell-substrate adhesion, and that this balance is influenced by cell density. MDCK cells do not undergo obvious rearrangement along the apical-basal axis; instead, cells that do not contact the substrate aggregate on top of the monolayer. Our findings therefore imply that monolayered architecture is under more rigid control than planar tissue shape in epithelia.

Summary The cell-cell adhesion molecule Fasciclin II (Fas2) has long been studied for its evolutionarily-conserved role in axon guidance. It is also expressed in the follicular epithelium, where together with a similar protein, Neuroglian (Nrg), it helps to drive the reintegration of cells born out of the tissue plane. Remarkably, one Fas2 protein null allele, Fas2 G0336 , demonstrates a mild reintegration phenotype, whereas work with the classic null allele Fas2 EB112 showed more severe epithelial disorganization. These observations raise the question of which allele (if either) causes a bona fide loss of Fas2 protein function. The problem is not only relevant to reintegration but fundamentally important to understanding what this protein does and how it works: Fas2 EB112 has been used in at least 37 research articles, and Fas2 G0336 in at least three. An obvious solution is that one of the two chromosomes carries a modifier that either suppresses ( Fas2 G0336 ) or enhances ( Fas2 EB112 ) phenotypic severity. We find not only the latter to be the case, but identify the enhancing mutation as Nrg 14 , also a classic null allele.

Summary Epithelial tissues are the most abundant tissue type in animals, lining body cavities and generating compartment barriers. The function of a monolayer epithelium – whether protective, secretory, absorptive, or filtrative –relies on regular tissue architecture with respect to the apical-basal axis. Using an unbiased 3D analysis pipeline developed in our lab, we previously showed that epithelial tissue architectures in culture can be divided into distinct developmental categories, and that these are intimately connected to cell density: at sparse densities, cultured epithelial cell layers have a squamous morphology (Immature); at intermediate densities, these layers develop lateral cell-cell borders and rounded cell apices (Intermediate); cells at the highest densities reach their full height and demonstrate flattened apices (Mature). These observations prompted us to ask whether epithelial architecture emerges from the mechanical constraints of densification, and to what extent a hallmark feature of epithelial cells, namely cell-cell adhesion, contributes. In other words, to what extent is the shape of cells in an epithelial layer a simple matter of sticky, deformable objects squeezing together? We addressed this problem using a combination of computational modeling and experimental manipulations. Our results show that the first morphological transition, from Immature to Intermediate, can be explained simply by cell crowding. Additionally, we identify a new division (and thus transition) within the Intermediate category, and find that this second morphology relies on cell-cell adhesion.