医学进展
2014年07月号
医学进展

脊椎动物体节的形成并不依赖于分子钟

作者:贺利军

中胚层(mesoderm)指在三胚层动物的胚胎发育过程中,(原肠胚末期)处在外胚层和内胚层之间的细胞层,它来源于原肠胚时的原条(primitive streakPS)。中胚层将发育为躯体的真皮、肌肉、骨骼及其他结缔组织和循环系统。原条后端高水平的骨形态形成蛋白(bone morphogenetic proteinBMP)产生了腹中中胚层。前端低水平的BMP则产生了轴旁中胚层,体节的发育即来源于此。

脊椎动物的胚胎体节的形成伴随着分子振荡(分割时钟)。这个分子钟(细胞自发的NotchWnt基因震荡)与沿身体轴线的波(时钟和波前模型)的相互作用通常被认为能够控制体节数目、大小和轴向特性。由于BMP的拮抗剂Noggin足以将腹中细胞转换为一个体节,因此,伦敦大学细胞与发育生物学部的Ana S. Dias等人用Noggin来探究体节的形成是否真的需要分子钟。而研究的结果却发现,分子钟和波前机制对于体节的形成并非必需。

研究人员首先将5级胚胎的外植体在Noggin中孵育三个小时,然后将其移植到小鸡胚胎的远端区域。大约9小时~12小时后,6个~14个体节样的结构形成。像正常体节一样,这些结构表达Paraxis,并且由一些上皮细胞组成。这些异位体节的形成并未伴随循环系统中分段基因的表达。然而,这些体节并未被细分成头端和尾端的两半,而这却是神经分割所必须的。

这项研究表明,体节是自我组织的结构,其尺寸和形状是由本组织细胞间的相互作用进行控制的。(作者:贺利军)

参考文献《Science》2014;343:791-795

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