胚胎能夠記得他們遇到的化學(xué)物質(zhì)

我們都開始作為一個相同的細胞的細胞叢。當(dāng)這些細胞分裂和繁殖,他們逐漸承擔(dān)不同的身份,獲得所需的特征形式,例如,肌肉組織,骨骼或神經(jīng)。從洛克菲勒科學(xué)家最近的一項研究提供了新的見解如何培養(yǎng)這些細胞身份的發(fā)展。根據(jù)這項研究,發(fā)表在eLife細胞保留記憶的化學(xué)信號暴露。研究人員表明,胚胎不能形成這些記憶保持一個土塊的克隆,從來沒有意識到他們獨特的生物潛能。

激活胚胎

在25年前,阿里·h·Brivanlou證明蛋白質(zhì)激活素導(dǎo)致青蛙胚胎細胞特征具體到特定的組織類型,這一過程被稱為分化。幾十年來,苯丙酸諾龍一直認為煽動從同質(zhì)叢過渡到專門的細胞。

“苯丙酸諾龍是一個分子的教科書定義是必要的和足夠的分化,“Brivanlou說,羅伯特和哈里特Heilbrunn教授。“研究人員表明,蛋白質(zhì)的劑量決定細胞命運。在非常高的劑量,例如,你的腸道和肌肉;在很低的劑量,得到神經(jīng)組織。”

盡管動物實驗充分的證據(jù),問題仍然是如何激活素指導(dǎo)人類細胞的發(fā)展。處理Brivanlou和埃里克·d·Siggia中提琴病房布林和阿爾伯特·卡爾霍恩布林教授,研究生的安娜Yoney出發(fā)調(diào)查蛋白質(zhì)是否觸發(fā)在laboratory-generated分化人類胚胎。由干細胞,這些胚胎模仿人類細胞的行為在開發(fā)的早期階段。

研究人員將這些反應(yīng)合成胚胎就像Brivanlou的青蛙。然而,這些細胞激活素后,他們觀察到,好吧,什么都沒有。

“安娜把苯丙酸諾龍胚胎,我們等了又等了又等。和絕對什么都沒有發(fā)生!這是令人震驚的,”Brivanlou說。

難忘的分子

嚇,Yoney認為可能的解釋結(jié)果。“我想,好吧,我們不得到一個反應(yīng)苯丙酸諾龍,”她回憶道。“什么額外的信號可能我們需要看到區(qū)別?”

她最終關(guān)注WNT,分子在開發(fā)過程中調(diào)節(jié)細胞的運動。在她的下一個實驗中,她暴露了細胞WNT之前添加苯丙酸諾龍;這一次,他們以正常的方式分化。

“看到WNT反應(yīng)的細胞激活素的全面答復(fù)只不過像青蛙和其他動物,我們看到“Brivanlou說。“但細胞未見WNT完全反應(yīng)遲鈍,像苯丙酸諾龍甚至不是。”

研究人員得出結(jié)論,分化需要WNT和激活素信號。不過最重要的是,它們表明,細胞不需要同時暴露在兩種化學(xué)物質(zhì)。

“我們封鎖WNT信號在苯丙酸諾龍治療階段,發(fā)現(xiàn)細胞分化,“Yoney說。“我們得出的結(jié)論是,細胞實際上記得他們曾暴露于WNT。”

研究人員認為這種現(xiàn)象“信號記憶”因為WNT似乎永久改變細胞交叉。早期的研究在這一領(lǐng)域沒有發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明胚胎的記憶,因為Brivanlou說,大多數(shù)與動物細胞發(fā)育生物學(xué)家工作。

“在動物模型系統(tǒng)中,細胞遇到一系列的信號之前,像我這樣的人操縱。但安娜的來自人工胚胎干細胞,沒有這樣的曝光和這使他們完美的工具,發(fā)現(xiàn)其他信號的角色,”他說。“美麗的模型系統(tǒng),有時他們會導(dǎo)致你失去的東西。”

研究人員希望進一步探討和細胞記憶存儲的地方。Yoney懷疑他們是記錄在細胞的細胞核修改表觀基因組,控制細胞的方式讀出他們的DNA。在這個領(lǐng)域進一步的研究可能會對理解產(chǎn)生重大的影響人類和其他物種的發(fā)展。

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