携手健康网

您现在的位置是:首页 > 国外科研 > 正文

国外科研

细菌层形成的细胞变化是由一种新的分子引发的

2019-07-09 14:52:35国外科研

根据一项新研究,胚胎发育期间的细胞骨架收缩早在细胞形状发生任何明显变化之前就已发生,这表明除了肌动蛋白和肌球蛋白收缩之外的某些因素会引发形态发生变化,导致单层细胞形成多层胚胎。

在今天(2月9日)发表在“ 科学”杂志上的一篇论文中,由位于北卡罗来纳大学教堂山分校的发育生物学家Bob Goldstein领导的一个研究小组提出了证据,证明引发细菌层形成的细胞变化是由一种新的分子引发的。 “离合器”,它将细胞中不断收缩的肌动球蛋白网络锚定在相邻细胞的接触点上。

“在过去的几年里,随着成像和显微镜的完成,人们真正开始意识到这个过程真的很有活力,”麻省理工学院的发育生物学家亚当马丁说,他没有参与这个调查。“这项研究的真正意义在于,您可以通过调节这种收缩机器与相邻细胞之间附着物之间的连接来调节组织水平的收缩性。”

在模式蠕虫,秀丽隐杆线虫中,原肠胚形成的过程 - 当三个胚层将导致所有组织和器官正确定位 - 在第一次细胞分裂后约90分钟开始,当时两个细胞出一层26的一侧开始收缩,挤过它们相邻的细胞朝向胚胎的中心。

Goldstein的前研究生Minna Roh-Johnson最初想在这个过程中想象出秀丽隐杆线虫的细胞骨架。然而,Goldstein怀疑Roh-Johnson会从这样的努力中学到什么。“我只是假设我们看看肌动蛋白和肌球蛋白,并且在这些细胞表面萎缩,我们会立刻看到一切都在移动,我们不会更聪明,”Goldstein回忆道。

但Roh-Johnson继续使用旋转盘共聚焦显微镜观察细胞,荧光标记的细胞膜和肌球蛋白颗粒。正如所料,她观察到两个细胞的肌动球蛋白网络随着它们的外表面开始收缩而弯曲和收缩。然而,当她在细胞形状发生任何变化之前观察细胞时,她惊讶地看到它们的细胞骨架有类似的收缩。“我一直在寻找早期和早期的想法,认为宫缩会在某些时候停止,但他们没有,”她说。“当这些细胞出生时,他们已经发生了这些运动,这是非常意外的。”

在细胞形状发生任何变化之前,不仅细胞肌动蛋白肌球蛋白网络脉动,收缩和重塑超过20分钟,它的速度也与细胞开始变形时的速度相似。

通过使用紫外激光束切割肌动蛋白肌球蛋白网,然后测量网络反弹的速度,研究人员还确定网络的拉伸强度在原肠胚形成之前的早期时间点同样强。

用量子点标记细胞膜的外表面显示它们与细胞骨架一样动态,随着每次收缩而移动。相反,随着时间的推移发生了变化,两个蠕虫细胞的细胞骨架运动变得越来越多地与相邻细胞共享的接触区域的运动联系起来。

正是这种肌动蛋白网络与特定细胞粘附点的逐渐耦合似乎触发了细胞外表面的收缩,使细胞挤入胚胎的中心。

Goldstein解释说:“随着这些网络的出现,他们并没有依赖于细胞界。” “相反,我们推测这些功能之类的东西就像一个离合器。”

虽然这种分子离合器仍有待表征,但研究人员发现,敲除参与细胞粘附的某些蛋白质,如钙粘蛋白,以及参与细胞内信号传导的Rac,会破坏这一过程。

由于这种机制在黑腹果蝇中是保守的,因此 Goldstein认为它可能会扩展到其他高等生物,并可能成为人类神经管形成和闭合的基础 - 其失效是一种常见的先天缺陷。