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Articles by Rachel Brewster in JoVE
JoVE Neuroscience
Etichettatura e cellule Imaging nel romboencefalo Zebrafish
1Department of Biological Sciences, University of Maryland, Baltimore County, 2Center for Neuroscience, Children's National Medical Center
Chiave per comprendere i processi morfogenetici che forma l'embrione precoce è la capacità di celle di immagine ad alta risoluzione. Descriviamo qui una tecnica per l'etichettatura di singole cellule o piccoli gruppi di cellule in embrioni di zebrafish intero con membrana mirati proteina verde fluorescente.
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Il Gene Privo, Un Potenziale Bersaglio Del Gene Neurale Selettore Taglio, Contribuisce Alla Morfogenesi Setola
Il taglio di gene selettore neurale, un fattore di trascrizione homeobox, è necessario per la specifica della corretta identità di organi sensoriali esterni (setola-tipo) in drosofila. Gli obiettivi della funzione taglio, tuttavia, non sono state descritte. Qui, lo studio di mutanti priva (bft), che presentano perdite o malformazione della maggior parte delle setole interommatidial dell'occhio e causano difetti di altri organi sensoriali esterni. Questi mutanti sono stati generati da un elemento di P che si trova in posizione cromosomica 33AB, linea enhancer trap E8-2-46, che indica che un gene vicino al sito di inserimento è responsabile di questo fenotipo di ablazione. Simile alle trascrizioni del gene più vicino l'inserimento, espressione del gene reporter di E8-2-46 coincide con taglio dentro le cellule di supporto degli organi sensoriali esterni, che secernono l'albero di setola e la presa. Anche se non le trascrizioni bft-codice ovviamente un prodotto proteico, l'espressione è abolita in mutanti di delezione bft, e l'integrità del locus bft è richiesto per la morfogenesi setola (interommatidial). Ciò suggerisce che la perturbazione del gene bft è la causa del fenotipo osservato setola. Abbiamo anche cercato di determinare i fattori che regolano l'espressione di bft e l'enhancer trap line. La corretta specifica delle cellule individuali esterni organo sensoriale coinvolge non solo taglio, ma anche i geni di lignaggio insensibili e tramtrack. Dimostriamo che le mutazioni di questi tre geni possono influenzare i livelli di espressione presso il locus bft. Inoltre, taglio sovraespressione è sufficiente per indurre l'espressione ectopica bft nel PNS e nel nonneuronal dell'epidermide. Sulla base di questi risultati, proponiamo che bft atti a valle del taglio e tramtrack per implementare corrette setola morfogenesi.
N-caderina è Richiesto Per I Comportamenti Di Cellule Polarizzate Che Guidano Neurulazione in the Zebrafish
Attraverso l'analisi diretta dei comportamenti delle cellule, affrontiamo i meccanismi alla base tubo neurale anteriore morfogenesi in the zebrafish e il ruolo della molecola di adesione cellulare N-caderina (N-cad) in questo processo. Dimostriamo che anche se la modalità di neurulazione differisce a livello morfologico tra gli anfibi e i teleostei, i sottostanti meccanismi cellulari sono conservati. Contrariamente alle precedenti relazioni, la piastra neurale di zebrafish è una struttura multistrata, composta da cellule superficiali e profonde che convergono medialmente mentre subendo intercalazione radiale, per formare un unico tubo neurale delle cellule a strati. Registrazione time-lapse di comportamenti individuali delle celle rivela che le cellule sono polarizzate lungo l'asse mediolaterale e presentano attività protrusione. Mutanti N-cad, convergenza e intercalazione sono bloccati. Inoltre, anche se non sono difettose nella loro capacità di protrusioni forma N-cad-impoverito di cellule, sono incapaci di mantenere stabile la loro. Presi insieme, questi studi scoprire meccanismi cellulari chiave tubo neurale morfogenesi in teleostei e rivelano un ruolo per caderine nel promuovere i comportamenti di cellule polarizzate che sono alla base di riarrangiamenti cellulari e forma l'embrione vertebrato.
Adesione Mediata Da Caderina Regola La Formazione Del Corpo Posteriore
L'asse antero-posteriore dell'embrione vertebrato subisce un drammatico allungamento durante lo sviluppo iniziale. Convergenza ed estensione del mesoderma, che si verificano durante la gastrulazione, avvia il restringimento e l'allungamento dell'embrione. Tuttavia l'allungamento dell'asse continua durante le fasi di post-gastrula nella regione tailbud ed è pensato per coinvolgere i movimenti di estensione convergente, come pure altri comportamenti di cellule specifici delle regioni posteriori.
Analisi Comparativa Di Neurulazione: Le Prime Impressioni Non Contano
Il sistema nervoso centrale degli embrioni vertebrati proviene dal tubo neurale (NT), un epitelio semplice che circonda un lume centrale. I meccanismi sottostanti la modellatura del NT, un processo altrimenti noto come neurulazione, sono stati al centro di numerosi studi, utilizzando una varietà di sistemi modello. Eppure, rimane poco chiaro a quale misura neurulazione è conservato in tutto vertebrati. Questa review fornisce un confronto tra le modalità di neurulazione, con un focus sui meccanismi cellulari. Un concetto emergente è che comportamenti di cellule rivelano somiglianze tra modi di neurulazione che non può essere predetto da comparazioni morfologiche.
Meccanismi Cellulari Della Morfogenesi Posteriore Tubo Neurale in the Zebrafish
Il Danio rerio è un sistema consolidato modello per studiare lo sviluppo neurale, eppure neurulazione resta mal capito in questo organismo. In particolare, non sono stati descritti i movimenti morfogenetici che forma il tubo neurale posteriore (PNT). Usando gli strumenti per imaging tessuto neurale e monitoraggio del comportamento delle cellule in tempo reale, forniamo la prima analisi completa degli eventi cellulari che modella il PNT. Osserviamo che questo tessuto è formato in modo graduale, cominciando con la fusione di domini neurale presuntiva in tailbud (fase 1); seguito dalla convergenza neurale e infolding per modellare l'asta neurale (fase 2); e costante allungamento del PNT, in assenza di ulteriore convergenza (fase 3). Noi dimostrare ulteriormente che la proliferazione cellulare svolge solo un ruolo marginale in allungamento PNT. Nel complesso, questi meccanismi ricordano quelle precedentemente descritte nelle regioni anteriori, suggerendo che, a differenza di amnioti, neurulazione è un processo abbastanza uniforme nello zebrafish.
La Proteina Di Polarità Pard3 è Richiesto Per Il Posizionamento Del Centrosoma Durante La Neurulazione
Microtubuli sono essenziali regolatori della polarità cellulare, architettura e motilità. L'organizzazione della rete dei microtubuli è specifico del contesto. Nelle cellule non polarizzato, microtubuli sono ancorati al centrosoma e formano matrici radiali. Nelle cellule epiteliali più, microtubuli sono noncentrosomal, allineate lungo l'asse apico-basale e i modelli di centrosoma una ciglia. Ne consegue che le cellule in fase di mesenchima-epitelio transizioni devono riorganizzare la loro rete dei microtubuli estesamente, ma poco è capito circa come è orchestrato questo processo. In particolare, i percorsi che regolano il posizionamento apicale del centrosoma sono sconosciuti, una questione centrale, data il ruolo di ciglia in propulsione fluida, la sensazione e la segnalazione. In zebrafish, progenitori neurali subiscono progressivi epitelizzazione durante la neurulazione e forniscono così un comodo contesto cellulare in vivo in cui affrontare questa questione. Qui dimostriamo che il citoscheletro microtubule gradualmente transizioni da un radiale a organizzazione lineare durante la neurulazione e quella funzione di microtubuli in concomitanza con la proteina Pard3 di mediare centrosoma posizionamento di polarità. Pard3 deplezione provoca idrocefalo, un difetto spesso associato con il flusso di fluido cerebrospinale anormale che è stata collegata a difetti di ciglia. Questi risultati così portano a fuoco gli eventi cellulari che si verificano durante la neurulazione e rivelare nuovi meccanismi molecolari implicati nel posizionamento Centrosoma.
Adesione Cellulare N-caderina-mediata Limita La Proliferazione Delle Cellule Nel Tubo Neurale Dorsale
Progenitori neurali sono organizzati come un epitelio pseudostratified tenuto insieme da giunzioni adherens (AJs), complessi multiproteici composti di caderine e α - e β-catenina. Catenins sono conosciuti per controllare la divisione progenitrici neurali; Tuttavia, non è noto se funzionano in questa capienza come partner di associazione caderina, come ci sono poche prove che caderine si regolano proliferazione neurale. Mostriamo qui che zebrafish che n-caderina (N-cad) limita la proliferazione delle cellule nella regione dorsale del tubo neurale regolando la lunghezza del ciclo cellulare. Abbiamo ulteriormente rivelano che cad N coppie di uscita del ciclo cellulare e la differenziazione, come una frazione di neuroni sono mitotica in mutanti N-cad. Una maggiore proliferazione in mutanti N-cad è mediata da ligando-indipendente attivazione del segnale Hedgehog (Hh), forse causato da ciliogenesis difettoso. Inoltre, deplezione di Hh segnalazione provoca la perdita di marcatori giunzionale. Proponiamo pertanto che N-cad limita la risposta dei progenitori neurali dorsale a Hh e che Hh segnalazione limita la gamma delle proprie attività promuovendo Assemblea AJ. Prese insieme, queste osservazioni sottolineano un ruolo chiave per l'adesione di N-cad-mediata nel controllo della proliferazione di progenitrici neurali. Inoltre, questi risultati sono il primo a dimostrare un requisito per caderine in sincronizzazione-ciclo cellulare uscita e differenziazione e un'interazione reciproca tra AJs e Hh di segnalazione.
