Optogenetic Inhibition of Rho1-Mediated Actomyosin Contractility Coupled with Measurement of Epithelial Tension in <em>Drosophila</em> Embryos

Hanqing Guo; Michael Swan; Bing He

doi:10.3791/65314

עיכוב אופטוגנטי של התכווצות אקטומיוזין בתיווך Rho1 יחד עם מדידת מתח אפיתל בעוברי דרוזופילה

JoVE Journal
Developmental Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Journal Developmental Biology

Optogenetic Inhibition of Rho1-Mediated Actomyosin Contractility Coupled with Measurement of Epithelial Tension in Drosophila Embryos

עיכוב אופטוגנטי של התכווצות אקטומיוזין בתיווך Rho1 יחד עם מדידת מתח אפיתל בעוברי דרוזופילה

Full Text

1,950 Views

12:35 min

April 14, 2023

DOI: 10.3791/65314-v

Hanqing Guo^1,2, Michael Swan³, Bing He¹

¹Department of Biological Sciences,Dartmouth College, ²School of Life Sciences,Westlake University, ³Department of Molecular Biology,Princeton University

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study investigates the role of actomyosin contractility in tissue morphogenesis, particularly focusing on Drosophila embryos. The research employs an optogenetic system to rapidly inhibit Rho1-mediated actomyosin contractility, allowing for the observation of immediate changes in epithelial tension.

Key Study Components

Area of Science

Neuroscience
Cell Biology
Developmental Biology

Background

Actomyosin contractility is crucial for the formation of complex tissue structures.
Understanding the mechanical forces involved in morphogenesis is essential for developmental biology.
Conventional genetic approaches are limited in their ability to manipulate actomyosin contractility in vivo.
This study aims to provide a method for acute inactivation of actomyosin contractility.

Purpose of Study

To explore how actomyosin contractility influences epithelial folding.
To develop a rapid manipulation technique for studying tissue behavior.
To enhance understanding of the genetic processes regulating morphogenesis.

Methods Used

Optogenetic system for inactivation of Rho1-mediated contractility.
In vivo experiments using Drosophila embryos.
Measurement of epithelial tension changes post-inactivation.
Analysis of tissue behavior and properties following manipulation.

Main Results

Immediate loss of epithelial tension was observed upon actomyosin inactivation.
The optogenetic approach allowed for precise temporal control of contractility.
Findings contribute to understanding the mechanics of tissue morphogenesis.
This method can be applied to study other genetic processes in development.

Conclusions

Actomyosin contractility is a key regulator of epithelial tension and tissue structure.
The optogenetic system provides a valuable tool for developmental biology research.
Future studies can leverage this approach to further investigate morphogenetic mechanisms.

Frequently Asked Questions

What is actomyosin contractility?

Actomyosin contractility refers to the contractile forces generated by the interaction of actin filaments and nonmuscle myosin II, which are crucial for tissue morphogenesis.

How does the optogenetic system work?

The optogenetic system allows for the rapid and precise inactivation of specific proteins, such as Rho1, using light to control cellular processes in real-time.

Why is Drosophila used in this study?

Drosophila embryos are a well-established model for studying developmental processes and allow for genetic manipulation and observation of tissue behavior.

What are the implications of this research?

This research enhances our understanding of the mechanical forces driving tissue morphogenesis and provides a new tool for studying genetic processes in development.

Can this method be applied to other organisms?

While this study focuses on Drosophila, the optogenetic approach may be adapted for use in other model organisms to study similar processes.

התכווצות אקטומיוזין ממלאת תפקיד חשוב במורפוגנזה של תאים ורקמות. עם זאת, זה מאתגר לתפעל התכווצות actomyosin in vivo בחריפות. פרוטוקול זה מתאר מערכת אופטוגנטית המעכבת במהירות את התכווצות האקטומיוזין בתיווך Rho1 בעוברי דרוזופילה , וחושפת את האובדן המיידי של מתח אפיתל לאחר השבתת אקטומיוזין in vivo.

המחקר שלנו חוקר מורפוגנזה של רקמות, היווצרות של מבני רקמה תלת ממדיים מורכבים בהתפתחות. אנו מתעניינים בגנים ובמולקולות המווסתים את המורפוגנזה ומבקשים להבין את העקרונות הפיזיקליים העומדים בבסיס המורפוגנזה. לדוגמה, כיצד נוצרים כוחות מכניים וכיצד הם מניעים שיקום רקמות.

כוחות התכווצות הנוצרים על ידי אקטין נימה ומיוזין שאינו שריר II, הידוע גם בשם התכווצות אקטומיוזין, הוא אחד הכוחות החשובים ביותר המניעים מורפוגנזה של רקמות. המחקר הנוכחי שלנו עוסק באופן שבו התכווצות אקטומיוזין מתווכת את קיפול יריעות תאי האפיתל בדם, מנגנון בסיסי לבניית רקמות בהתפתחות. הבנה מעמיקה של תפקיד התכווצות האקטומיוזין בקיפול אפיתל ובתהליכים מורפוגנטיים אחרים דורשת גישות שיכולות להשבית במהירות אקטומיוזין בזמן ובמיקום ייעודיים, ומתעדות את ההשפעה המיידית של התנהגות הרקמה ותכונותיה.

View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos