成像活斑馬魚胚胎實時揭示了基本身體計劃的布局

A * STAR醫(yī)學生物學研究所和新加坡分子與細胞生物學研究所的一個研究小組展示了基因調(diào)節(jié)蛋白Pou5f3和Nanog如何決定斑馬魚胚胎體組織的組織。他們的工作表明，正常胚胎發(fā)育背后的分子事件的編排有多精確，以及為什么它容易出錯。

小而透明的斑馬魚胚胎是一種越來越受歡迎的模式生物，用于成像動物發(fā)育的最早階段。制定動物身體計劃的第一步發(fā)生在一個簡單的胚胎細胞球形成三個不同的層 - 外胚層，中胚層和內(nèi)胚層 - 在一個稱為原腸胚形成的過程中。被稱為“轉(zhuǎn)錄因子”的蛋白質(zhì)對基因的調(diào)節(jié)對于指導細胞形成這些層并隨后分化成形成身體組織的特化細胞至關(guān)重要。

使用最新的成像技術(shù)：熒光壽命成像顯微鏡(FLIM)和熒光相關(guān)顯微鏡(FCS)，作者追蹤了在原腸胚胎中原腸胚期間熒光標記的Pou5f3的活性。“這些最先進的技術(shù)，使我們能夠更好地評估驅(qū)動體內(nèi)干細胞規(guī)格的動態(tài)變化”，該研究的負責人Bruno Reversade解釋說。

研究小組在中胚層細胞中發(fā)現(xiàn)了最高水平的DNA結(jié)合(活性)Pou5f3，它也與Nanog相互作用。Pou5f3-Nanog復合物被限制在中胚層的特定區(qū)域，并且去除Pou5f3或Nanog破壞了不同的外胚層，中胚層和內(nèi)胚層的形成。這些發(fā)現(xiàn)表明，Pou5f3-Nanog復合物是指定形成這些層的細胞所必需的，因此，組織的發(fā)育將最終形成魚的頂側(cè)和側(cè)面。

他們還表明，Pou5f3-Nanog復合物的活性受到轉(zhuǎn)錄因子Sox32的限制，該轉(zhuǎn)錄因子與Nanog在內(nèi)胚層中與Pou5f3結(jié)合競爭。

有趣的是，突變斑馬魚的結(jié)果表明，保守的激素elabela控制Sox32的水平，允許Pou5f3-Nanog復合物的形成和參與骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)信號傳導的基因的表達，這對于組織規(guī)格是必需的。

這些發(fā)現(xiàn)共同突出了Pou5f3-Nanog復合物在早期發(fā)育過程中調(diào)節(jié)BMP活性的新機制。本研究中描述的轉(zhuǎn)錄因子的嚴格調(diào)控可能在脊椎動物中是保守的。

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