早期羊膜动物amniote发育是高度自组织的,通过局部和长程细胞-细胞相互作用,以适应外部干扰。这一过程称之为胚胎调控embryonic regulation,在禽类胚胎的实验中得到了很好的说明,在这些实验中,将外胚盘细分为不同部分不仅改变了细胞的命运,最终在原始位置形成了完整而匀称的胚胎,而且还产生了其他分离部分中额外的、完全形成胚胎的自组织。胚胎自组织的细胞相互作用,广泛认为是由分子信号介导的,但这些信号识别,尚不清楚。近日,法国 巴黎大学( Université de Paris)Paolo Caldarelli,Jerome Gros & Francis Corson等,在Nature上发文,基于分析完整的和机械扰动的鹌鹑quail胚胎,发现驱动胚胎发生的机械力是自组织的,收缩性局部自激活,随后张力起到了长程抑制剂的作用。
这种机械反馈控制形成胚胎组织流的持续模式,并且还通过调节基因表达,以引导伴随的胚胎域出现,确保在正常条件下形成单个胚胎,但在扰动后,出现了多个比例匀称的胚胎。因此,机械力在胚胎自组织的核心起作用,塑造组织和基因表达,以稳健而可塑性地引导早期发育。
Self-organized tissue mechanics underlie embryonic regulation.
图1: 胚胎边缘自组织力产生模型。
图2: 组织收缩性调节完整上皮细胞中GDF1的表达。
图3: 外胚层分化后,自组织力学驱动异位胚胎形成。
图4: 机械反馈重新调整胚胎领域。
图5: 机械摩擦改变组织运动/轴形成的方向,诱导异位胚胎形成。
(小注:羊膜动物(Amniote)是一群在胚胎发育时形成羊膜卵的四足脊椎动物 ,包括合弓类动物(哺乳类与似哺乳爬行动物)与蜥形类(含爬行动物和鸟类)
Caldarelli, P., Chamolly, A., Villedieu, A. et al. Self-organized tissue mechanics underlie embryonic regulation. Nature (2024).
https://doi.org/10.1038/s41586-024-07934-8https://www.nature.com/articles/s41586-024-07934-8声明:仅代表译者观点,如有不科学之处,请在下方留言指正!