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鸡羽的胚胎模式形成
【字体: 大 中 小 】 时间:2006年12月12日 来源:生物通
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生物通报道:鸡的羽毛为何会长在正确的地方?这个看似无聊的话题,其实一点都不简单。试想:简单的根本原因怎么会累积出复杂的结果?鸡羽的排列方式有斑点(spots)和条纹(stripes)两种,对于南卡罗莱那大学生物学家和牛津大学数学家来说,这些属于模式(patterning)领域的问题。
生物通报道:鸡的羽毛为何会长在正确的地方?这个看似无聊的话题,其实一点都不简单。试想:简单的根本原因怎么会累积出复杂的结果?
鸡羽的排列方式有斑点(spots)和条纹(stripes)两种,对于南卡罗莱那大学生物学家和牛津大学数学家来说,这些属于模式(patterning)领域的问题。
为了在分子和系统水平上了解模式形成,研究人员观察鸡胚的羽毛排列形式。鸡胚的羽毛,更确切地说是羽毛芽基(feather buds,生物通编者译)出现在纤维原细胞生长因子(fibroblast growth factor ,FGF)被激活的胚胎表皮。一种活化方式是怎样通过FGF实现的?研究人员推测是一种未被发现的下游细胞信号途径。
为了弄清在皮肤模式形成过程中调节FGF活性的机制,研究人员构建出一种培育的鸡胚皮肤模型,以一系列特异抑制物探测潜在的下游信号途径(含有特异抑制物)靶标。研究人员在有丝分裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)途径中取得重大突破。对MAPK途径进行操作,产生许多羽毛模式的特征,从点到条纹,到同源片(homogenous patches,生物通编者译),都反映了受抑制的羽毛芽基分离的变化程度。比如说条纹数量会随着抑制剂剂量上升,操作时间提早而增多。
FGF/MAPK活性在皮肤层中的主要靶标是上皮细胞或者间叶细胞(mesenchyme)。培养皮肤移植物的培养基,可以使研究人员利用荧光标记观察细胞的运动以及单个细胞的轨迹,然后利用活细胞视频显微镜(time-lapse video microscopy,生物通编者译)实时记录观察结果。研究人员发现FGF/MAPK途径通过间叶细胞发挥功能。
荧光标记的细胞的分析结果证实MAPK途径被抑制后,间叶细胞数量上升。对照组中,未发育的羽毛芽基上皮细胞出现细胞重排,细胞形状变长。在抑制剂处理过的体外上皮细胞中,细胞仍保持鹅卵石形,随机排列。
尽管鸡羽动画短片对好莱坞构不成威胁,研究人员表示观察条纹vs.点的格式化过程非常迷人。一个理论生物学家小组通过这些羽毛模型,研制出一模拟定期模式形成过程的数学模型,这种基础工作为发育疾病等健康问题、进化生物学以及组织移植等生物工程的研究带来了新的思路。(生物通记者 小粥)
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The American Society for Cell Biology
46th Annual Meeting
San Diego, CA
December 9?3, 2006