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在胚胎发生期间,细胞间接触区域决定着细胞命运

2021.6.03
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空空

好好工作,天天开心

作为一类海洋无脊椎动物,海鞘动物(Ascidians)显示了一种形式的胚胎可重复性:在单个胚胎中可以发现同源细胞,早期的胚胎细胞谱系被认为是不变的。胚胎的几何形状甚至在4亿年前分歧开的物种之间也是保守的,尽管它们的基因组非常不同。由于早期胚胎 发育的进化保守性和缓冲遗传趋异的能力,海鞘成为研究细胞可重复性机制的一种有吸引力的模型系统。

在一项新的研究中,为了定量确定海鞘动物Phallusia mammillata的胚胎重现性,来自法国、美国和德国的研究人员首先建立了一个高分辨率的胚胎细胞谱系、细胞形状和细胞相互作用的图谱。他们利用多视角光片显微镜每2分钟对10个活胚胎进行成像,直到神经胚期( neurula stage)结束。

为了系统地测量一系列的细胞时间和空间特征的发育变化,他们开发了一个强大的、可扩展的自适应分割和跟踪胚胎细胞程序(ASTEC),它与高通量多视角光片成像数据集兼容。他们将这些特征与细胞命运决定相关联,而细胞命运决定在海鞘动物中主要是由差异性的姐 妹细胞诱导控制的。受之前研究工作---表明信号细胞(signaling cell)的接触区域控制着海鞘的神经诱导---的启发,他们将他们的几何结构描述与信号基因表达图谱整合在一起。这种整合使得他们能够通过计算和实验方法测试一个假设:接触面积依赖性的细胞通信 对胚胎几何结构产生限制。

这些研究人员发现,一直到神经胚期,Phallusia mammillata胚胎发育时没有细胞生长、程序性细胞死亡或相邻细胞交换。除了细胞位置、细胞周期持续时间和细胞谱系之外,他们还观察到细胞排列的高度重现性。在所有10个研究的胚胎中,75%的细胞至少共享了80%的 相邻细胞。此外,同源细胞之间的接触区域在不同胚胎中的变化不到20%。在机制上,他们发现了细胞排列控制和不对称细胞分裂之间存在紧密联系,不对称细胞分裂会产生不同命运的姐妹细胞。




丁香通
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