胚胎誘導是發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模和響應特定信號的時間。
靜水壓力的作用:研究發現,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:研究表明,靜水壓力可以通過調節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胚胎誘導能力,為理解正常發育過程以及再生醫學和發育障礙的新協議提供了新的見解。
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