胚胎誘導是發(fā)育中的一個關鍵機制,對應于信號傳導和響應組織之間的相互作用,導致響應組織分化方向的改變。在識別感應信號方面已經取得了相當大的進展,但組織如何控制對這些信號的反應(稱為能力)仍然知之甚少。雖然分子信號在能力中的作用已經被研究,但組織力學如何影響能力仍有待探索。在這里,我們研究靜水壓在控制神經嵴細胞(一種胚胎細胞群)能力中的作用。我們發(fā)現,神經嵴能力隨著囊胚腔(與預期神經嵴接觸的胚胎腔)靜水壓的增加而降低。通過操縱體內靜水壓,我們發(fā)現這種增加會導致 Yap 信號傳導受到抑制,并損害響應組織中的 Wnt 激活,而 Wnt 激活是神經嵴誘導所必需的。我們進一步表明,靜水壓力控制兩棲動物和小鼠胚胎以及人類細胞中的神經嵴誘導,這表明脊椎動物之間存在保守機制。我們的工作闡明了組織力學如何與信號通路相互作用來調節(jié)胚胎能力。表明脊椎動物之間存在保守機制。我們的工作闡明了組織力學如何與信號通路相互作用來調節(jié)胚胎能力。表明脊椎動物之間存在保守機制。我們的工作闡明了組織力學如何與信號通路相互作用來調節(jié)胚胎能力。
神經嵴細胞誘導能力(competence):神經嵴細胞是一種胚胎細胞群體,其誘導能力指的是對信號響應組織發(fā)出的誘導信號的響應能力。這種能力不僅決定了胚胎誘導過程中形成的細胞類型,還決定了誘導組織的規(guī)模和響應特定信號的時間。
靜水壓力的作用:研究發(fā)現,神經嵴細胞的誘導能力隨著胚胎囊腔(blastocoel)內靜水壓力的增加而降低。通過在體內操縱靜水壓力,研究者發(fā)現壓力的增加導致Yap信號通路的抑制,并損害了響應組織中Wnt信號的激活,這是神經嵴誘導所必需的。
跨物種的保守機制:研究顯示,靜水壓力對神經嵴誘導的控制作用在兩棲動物、小鼠胚胎和人類細胞中都存在,表明這是一種在脊椎動物中保守的機制。
Yap作為機械傳感器:Yap是一種機械轉導因子,其活性受到靜水壓力的調控。Yap在調節(jié)Wnt信號通路中起作用,而Wnt信號通路是已知的神經嵴誘導因子。
Wnt信號通路的調節(jié):研究表明,靜水壓力可以通過調節(jié)Wnt信號通路在響應的外胚層中的活性來控制神經嵴的形成。
實驗方法:研究使用了多種實驗方法,包括在不同發(fā)育階段的胚胎中操縱靜水壓力、分析神經嵴標記物的表達、使用Wnt信號傳感器、以及通過Yap形態(tài)抑制和激活實驗來研究其在神經嵴形成中的作用。
結論:這項工作揭示了組織力學如何與信號通路相互作用以調節(jié)胚胎誘導能力,為理解正常發(fā)育過程以及再生醫(yī)學和發(fā)育障礙的新協議提供了新的見解。
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