Summary How extracellular matrix participates to tissue morphogenesis is still an open question. In the Drosophila ovarian follicle, it has been proposed that after Fat2-dependent planar polarization of the follicle cell basal domain, oriented basement membrane (BM) fibrils and F-actin stress fibers constrain follicle growth, promoting its axial elongation. However, the relationship between BM fibrils and stress fibers and their respective impact on elongation are unclear. We found that Dystroglycan (Dg) and Dystrophin (Dys) are involved in BM fibril deposition. Moreover, they orient stress fibers, by acting locally and in parallel to Fat2. Nonetheless, Dg-Dys complex-mediated cell autonomous control of F-actin fibers orientation relies on the previous BM fibril deposition, indicating two distinct but interdependent functions. Thus, the Dg-Dys complex works as a critical organizer of the epithelial basal domain, regulating both F-actin and BM. Furthermore, BM fibrils act as a persistent cue for the orientation of stress fibers that are the main effector of elongation.

SUMMARY Basement membranes (BMs) are sheet-like extracellular matrices that line the basal surfaces of all epithelia. Since BM proteins form networks, they likely need to be secreted near the basal surface. However, the location of their secretion site and how it is selected are unknown. Working in the Drosophila follicular epithelium, we identified two kinesins essential for normal BM formation. Our data suggest the two kinesins work together to transport Rab10+ BM protein-filled secretory vesicles towards the basal surface along the polarized microtubule array common to epithelia. This kinesin transport biases BM protein secretion basally. When kinesins are depleted, BM proteins are mis-secreted to more apical regions of the lateral membrane, creating ectopic BM protein networks between cells that disrupt cell movements and tissue architecture. These results introduce a new transport step in the BM protein secretion pathway and highlight the importance of controlling the sub-cellular exocytic site of network-forming proteins. Highlights A kinesin-3 and a kinesin-1 are required for normal basement membrane (BM) assembly Kinesins move Rab10+ BM secretory vesicles basally on polarized microtubule arrays Transport biases BM exocytosis to basal subregions of the basolateral membrane Loss of kinesins creates ectopic BM networks that disrupt tissue architecture

Migrating epithelial cells globally align their migration machinery to achieve tissue-level movement. Biochemical signaling across leading-trailing cell-cell interfaces can promote this alignment by partitioning migratory behaviors like protrusion and retraction to opposite sides of the interface. However, how the necessary signaling proteins become organized at this site is poorly understood. The follicular epithelial cells of Drosophila melanogaster have two signaling modules at their leading-trailing interfaces-one composed of the atypical cadherin Fat2 and the receptor tyrosine phosphatase Lar, and one composed of Semaphorin 5c and its receptor Plexin A. Here we show that these modules form one interface signaling system with Fat2 at its core. Trailing edge-enriched Fat2 concentrates both Lar and Sema5c at cells' leading edges, likely by slowing their turnover at this site. Once localized, Lar and Sema5c act in parallel to promote collective migration. Our data suggest a model in which Fat2 couples and polarizes the distributions of multiple effectors that work together to align the migration machinery of neighboring cells.

ABSTRACT Stress fibers (SFs) are actomyosin bundles commonly found in individually migrating cells in culture. However, whether and how cells use SFs to migrate in vivo or collectively is largely unknown. Studying the collective migration of the follicular epithelial cells in Drosophila , we found that the SFs in these cells show a novel treadmilling behavior that allows them to persist as the cells migrate over multiple cell lengths. Treadmilling SFs grow at their fronts by adding new integrin-based adhesions and actomyosin segments over time. This causes the SFs to have many internal adhesions along their lengths, instead of adhesions only at the ends. The front-forming adhesions remain stationary relative to the substrate and typically disassemble as the cell rear approaches. By contrast, a different type of adhesion forms at the SF’s terminus that slides with the cell’s trailing edge as the actomyosin ahead of it shortens. We further show that SF treadmilling depends on cell movement and identify a developmental switch in the formins that mediate SF assembly, with DAAM acting during migratory stages and Diaphanous acting during post-migratory stages. We propose that treadmilling SFs keep each cell on a linear trajectory, thereby promoting the collective motility required for epithelial migration.

The extracellular matrix (ECM) is an assembly of hundreds of proteins that structurally supports the cells it surrounds and biochemically regulates their functions. Drosophila melanogaster has emerged as a powerful model organism to study fundamental mechanisms underlying ECM protein secretion, ECM assembly, and ECM roles in pathophysiological processes. However, as of today, we do not possess a well-defined list of the components forming the ECM of this organism. We previously reported the development of computational pipelines to define the matrisome - the ensemble of genes encoding ECM and ECM-associated proteins - of humans, mice, zebrafish and C. elegans. Using a similar approach, we report here that the Drosophila matrisome is composed of 641 genes. We further classify these genes into different structural and functional categories, including an expanded way to classify genes encoding proteins forming apical ECMs. We illustrate how having a comprehensive list of Drosophila matrisome proteins can be used to annotate large proteomic datasets and identify unsuspected roles for the ECM in pathophysiological processes. Last, to aid the dissemination and usage of the proposed definition and categorization of the Drosophila matrisome by the scientific community, our list has been made available through three public portals: The Matrisome Project, FlyBase, and GLAD.

Abstract For a group of cells to migrate together, each cell must couple the polarity of its migratory machinery with that of the other cells in the cohort. Although collective cell migrations are common in animal development, little is known about how protrusions are coherently polarized among groups of migrating epithelial cells. We address this problem in the collective migration of the follicular epithelial cells in Drosophila melanogaster . In this epithelium, the cadherin Fat2 localizes to the trailing edge of each cell and promotes the formation of lamellipodia at the leading edge of the cell behind. We show that Fat2 performs this function by acting in trans to restrict WAVE complex activity to one long-lived region along each cell’s leading edge. Without Fat2, the WAVE complex distribution expands around the cell perimeter and fluctuates over time, resulting in reduced, unpolarized protrusive activity. We further show that Fat2’s influence is very local, with sub-micron-scale puncta of Fat2 concentrating the WAVE complex in corresponding puncta just across the leading-trailing cell-cell interface. These findings demonstrate that a trans interaction between Fat2 and the WAVE complex creates stable regions of protrusive activity in each cell and aligns the cells’ protrusions across the epithelium for directionally persistent collective migration.

Abstract The Hippo pathway is an evolutionarily conserved regulator of tissue growth. Multiple Hippo signaling components are regulated via proteolytic degradation. However, how these degradation mechanisms are themselves modulated remains unexplored. Kibra is a key upstream pathway activator that promotes its own ubiquitin-mediated degradation upon assembling a Hippo signaling complex. Here, we demonstrate that Hippo complex-dependent Kibra degradation is modulated by cortical tension. Using classical genetic, osmotic, and pharmacological manipulations of myosin activity and cortical tension, we show that increasing cortical tension leads to Kibra degradation, whereas decreasing cortical tension increases Kibra abundance. Our study also implicates Par-1 in regulating Kib abundance downstream of cortical tension. We demonstrate that Par-1 promotes ubiquitin-mediated Kib degradation in a Hippo complex-dependent manner and is required for tension-induced Kib degradation. Collectively, our results reveal a previously unknown molecular mechanism by which cortical tension affects Hippo signaling and provide novel insights into the role of mechanical forces in growth control.

Abstract Membrane traffic can be studied by imaging a cargo protein as it transits the secretory pathway. The best tools for this purpose initially block exit of the secretory cargo from the endoplasmic reticulum (ER), and then release the block to generate a cargo wave. However, previously developed regulatable secretory cargoes are often tricky to use or specific for a single model organism. To overcome these hurdles for budding yeast, we recently optimized an artificial fluorescent secretory protein that exits the ER with the aid of the Erv29 cargo receptor, which is homologous to mammalian Surf4. The fluorescent secretory protein forms aggregates in the ER lumen and can be rapidly disaggregated by addition of a ligand to generate a nearly synchronized cargo wave. Here we term this regulatable secretory protein ESCargo ( E rv29/Surf4-dependent S ecretory Cargo ) and demonstrate its utility not only in yeast cells, but also in cultured mammalian cells, Drosophila cells, and the ciliate Tetrahymena thermophila . Kinetic studies indicate that rapid transport out of the ER requires recognition by Erv29/Surf4. By choosing an appropriate ER signal sequence and expression vector, this simple technology can likely be used with many model organisms.