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Nature:揭示控制胚胎尺寸和细胞命运的水力控制机制

来源:本站原创 2019-06-17 23:21

2019年6月17日讯/生物谷BIOON/---尺寸控制是组织发育和组织稳态的基础。虽然细胞增殖在这些过程中的作用已得到广泛研究,但是控制胚胎尺寸的机制以及这些机制如何影响细胞命运仍是未知的。

在一项新的研究中,来自德国欧洲分子生物学实验室、美国哈佛大学、德雷塞尔大学和日本京都大学的研究人员使用小鼠胚泡作为模型来揭示充满液体的腔(下称充液腔)在控制胚胎尺寸和确定细胞命运方面所起的关键作用。相关研究结果于2019年6月12日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Hydraulic control of mammalian embryo size and cell fate”。
图片来自Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1309-x。

这些研究人员发现在在胚泡发育过程中充液腔压力增加了两倍,这种压力增加转化为位于充液腔内壁上的滋养外胚层的细胞皮质张力和组织硬度的同时增加。增加的皮质张力导致纽蛋白(vinculin)机械传感和功能性紧密连接的成熟,从而建立正反馈回路来适应充液腔生长。

当这种皮质张力达到临界阈值时,在有丝分裂进入期间,细胞间粘附不能持续保持,这导致滋养外胚层破裂和胚泡塌陷。一种简单的水力门控振荡理论概括了观察到的尺寸振荡的动态变化,并预测了胚胎尺寸随组织体积的变化。

这种理论进一步预测,受到破坏的紧密连接或增加的组织硬度导致较小的胚胎尺寸,这些研究人员通过生物物理学、胚胎学、药理学和遗传学扰动验证了这一点。充液腔内压力和尺寸的变化能够影响滋养外胚层的细胞分裂模式,从而影响细胞分配和命运。

由此可见,这项新的研究揭示了充液腔压力和组织力学如何在组织水平上控制胚胎尺寸,而在细胞水平上,这与细胞位置和命运密切相关。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Chii Jou Chan et al. Hydraulic control of mammalian embryo size and cell fate. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1309-x.
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