成像的第一时刻身体计划出现在胚胎

卵细胞开始是圆形的斑点。受精后,他们开始变成人,狗,鱼,或其他动物定向头到尾,回到肚子里,从左到右。正是这些身体取向方向集已经猜测,但未见。现在海洋生物实验室的研究人员(MBL)成像这种细胞重排的一开始,和他们的发现帮助回答一个基本问题。

“最有趣的和神秘的发育生物学的一部分在动物体轴的起源,”研究员Tomomi塔尼语说。尤金·贝尔中心MBL科学家的研究,塔尼语现在与日本的国家先进工业科学技术。

工作塔和弘Ishii,本周报道细胞的分子生物学显示,父母为子女的身体方向。动物研究的研究(海鞘),来自母亲的输入集back-belly轴,首尾相接的父亲这样做的轴。

左:Ciona卵子受精前后(电影的全内反射荧光显微镜(TIRFM)图像;AF488-phalloidin探测器构成的)。右:瞬态变化的f -肌动蛋白比对时间受精的第一次细胞分裂Ciona鸡蛋。AF488-phalloidin粒子的位置绑定到f -肌动蛋白显示为黄色的点,和f -肌动蛋白的定位显示为黄色的酒吧。帧间隔,10 s。回放速度,15帧/ s。信贷:宏Ishii Tomomi塔尼语

“父系和母系的线索都需要建立身体计划发展中动物的胚胎,”塔尼语。

本研究解决根本问题还在发育生物学和可能提供的线索为什么事情有时会出错。这些知识可能有利于医学和农业等领域。

身体如何轴设置的普遍理论,蛋内肌动蛋白丝,参与细胞运动和收缩,权力胞质材料的重排后的蛋受精。但看到这种情况的发生是一个挑战,因为过程发生的发病迅速,非常小的距离在活细胞内。

为了克服这些障碍,龙和Ishii使用荧光偏光显微镜,技术开发了一个几年前在MBL塔尼语,Shalin梅塔(陈现在扎克伯格Biohub)和MBL鲁道夫·Oldenbourg资深科学家和其他机构的科学家们。这种技术可以形象的事件发生在纳米的距离测量,或数千倍小于人类头发的直径。方法也是一个熟悉的一个塔和其他人。

“使用偏振光观察分子动力学订单MBL的传统成像,”塔指出,一个开始开拓live-cell Shinya井上的研究在1950年代。

极化时,光波振荡部分或完全只在一个方向:向上/向下,左/右,顺时针/逆时针,等等。这就是为什么一个过滤器会让偏振光通过在一个方向,但阻止它旋转。

龙和Ishii附加荧光探针分子,发光照亮时正确的光,海鞘的鸡蛋中肌动蛋白(Ciona),海洋物种通常研究者作为动物模型研究的发展。probe-actin链接非常刚性,龙说,允许显微镜检测肌动蛋白分子的取向与偏振光。

所以,如果肌动蛋白都指向一个方向,研究人员发现了它。如果肌动蛋白是混乱,他们也能看到。龙和Ishii看着未受精卵时,他们看到一个主要是随机排列的肌动蛋白。受精后,钙离子波穿过了鸡蛋和肌动蛋白丝排队简约沿着正确的方向,或90度角未来阻碍/腹部轴。细胞质中那么感动。这个身体计划形成过程开始后受精。

受精卵取向研究正在跟进其他调查。这种成像技术的长期目标之一是发现和理解的力量在发展中胚胎形状其形态,它的形式和结构。

“我们希望细胞骨架的分子订单告诉我们这样的电场线机械力量,组织多细胞生物的形态,“龙说,在讨论未来的努力。

参考:Ishii H,塔t .皮质的动态组织肌动蛋白丝在海鞘类的卵质隔离Ciona鸡蛋。MBoC Gardel M,艾德。2021年,32 (3):274 - 288。doi: 10.1091 / mbc.e20 - 01 - 0083

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