Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

25.8: Hücre Kaderi (Determinasyon)
TABLE OF
CONTENTS

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Determination
 
TRANSCRIPT

25.8: Determination

25.8: Hücre Kaderi (Determinasyon)

During embryogenesis, cells become progressively committed to different fates through a two-step process: specification followed by determination. Specification is demonstrated by removing a segment of an early embryo, “neutrally” culturing the tissue in vitro—for example, in a petri dish with simple medium—and then observing the derivatives. If the cultured region gives rise to cell types that it would normally generate in the embryo, this means that it is specified. In contrast, determination occurs if a region of the embryo is removed and placed in a “non-neutral” environment—such as in a dish containing complex medium supplemented with a variety of proteins, or even a different area of the embryo itself—and it still generates the expected derivatives. Specification and determination are two sequential steps in the developmental pathway of a cell, which precede the final stage of differentiation, during which mature tissues with unique morphologies and functions are produced.

In Vitro Demonstration of Specification

To study specification, researchers must first understand the normal derivatives of different regions of an embryo. To accomplish this, fate maps are often used, which are generated by dyeing or labeling cells early in embryonic development, culturing whole embryos and monitoring where the marked cells end up. For example, such techniques employed in the chicken have demonstrated that distinct regions located off-center in the embryo (at approximately the 9’ o’clock and 3 o’clock positions) give rise to neural crest cells, which are capable of migrating and generating the peripheral nervous system.

Importantly, these neural crest-destined areas can be excised during the early stages of gastrulation (when the embryo is transformed into a three-layered structure)—before they begin to express protein markers or any distinct features of the cell type. When any underlying tissue that may be a source of signaling factors is scraped away, and these explants are cultured within collagen drops in a simple medium, they generate cells expressing typical neural crest transcription factors. Interestingly, some cells are even observed migrating away from the body of the tissue fragment, which is another feature of this cell fate. These experiments have demonstrated that specification of the neural crest occurs early during embryonic development, and while much of this work has been performed in the chicken, more recent evidence suggests a similar pattern of specification in the rabbit; both of these organisms are used as models for human embryonic development.

Understanding the Signaling Behind Specification

Once specification of a region of an embryo has been demonstrated, researchers are also interested in determining how protein signals—and the position of the tissue in the embryo itself—result in a cell being sent down a particular developmental pathway. For the neural crest, researchers have determined that a combination of proteins, among them bone morphogenetic proteins and fibroblast growth factors, emanating from tissue abutting or underlying the prospective neural crest induce this cell fate. Such signals, in turn, elicit the expression of specifier proteins in these cells, which launch them into the neural crest pathway.

Embriyogenez sırasında hücreler iki aşamalı bir süreç le giderek farklı kaderlere bağlı hale gelirler: belirtim ve ardından kararlılık. Belirtim erken bir embriyobir segment kaldırarak gösterilmiştir, "nötr" in vitrodoku culturing -örneğin, basit orta ile bir petri kabında-ve daha sonra türevleri gözlemleyerek. Kültürlü bölge normalde embriyoda üreteceği hücre tiplerine yol açıyorsa, bu belirtildiği anlamına gelir. Buna karşılık, embriyonun bir bölgesi çıkarılır ve "nötr olmayan" bir ortama yerleştirilirse (örneğin, çeşitli proteinlerle, hatta embriyonun farklı bir alanıyla desteklenen karmaşık bir ortamda) tespit gerçekleşir ve yine de beklenen türevleri oluşturur. Belirtim ve kararlılık, bir hücrenin gelişim yolunda, benzersiz morfolojilere ve fonksiyonlara sahip olgun dokuların üretildiği farklılaşmanın son aşamasından önce gelen iki ardışık adımdır.

In Vitro Şartnamenin Gösterimi

Özellikleri incelemek için, araştırmacılar öncelikle bir embriyonun farklı bölgelerinin normal türevlerini anlamak gerekir. Bunu başarmak için, kader haritaları genellikle kullanılır, embriyonik gelişimin başlarında hücreleri boyama veya etiketleme, bütün embriyoların kültürlenmesi ve işaretli hücrelerin nerede sona erdiği izlenmesi ile oluşturulur. Örneğin, tavukta kullanılan bu tür teknikler, embriyonun merkezinde bulunan farklı bölgelerin (yaklaşık olarak saat 9'da ve saat 3 pozisyonlarında) göç edebilen ve periferik sinir sistemini üretebilen nöral tepe hücrelerine yol açtığını göstermiştir.

Daha da önemlisi, bu nöral abi mukadder alanlar gastrulation erken aşamalarında (embriyo üç katmanlı bir yapıya dönüştürülür zaman) -onlar protein belirteçleri veya hücre tipiherhangi bir farklı özellikleri ifade başlamadan önce çıkarılabilir. Sinyal faktörlerinin kaynağı olabilecek herhangi bir altta yatan doku sıyrıldığında ve bu eksplants basit bir ortamda kollajen damla içinde kültürlü olduğunda, tipik nöral krest transkripsiyon faktörleri ifade hücreleri üretirler. İlginçtir, bazı hücreler bile bu hücre kaderinin başka bir özelliği olan doku parçası, vücuttan göç gözlenir. Bu deneyler nöral tepenin spesifikasyonunun embriyonik gelişim sırasında erken oluştuğunu göstermiştir ve bu çalışmaların çoğu tavukta gerçekleştirilirken, daha yeni kanıtlar tavşanda benzer bir belirtim deseni ortaya koymaktadır; bu organizmaların her ikisi de insan embriyonik gelişimi için model olarak kullanılır.

Belirtimi Arkasındaki Sinyali Anlama

Bir embriyo bölgesinin özellikleri kanıtlandıktan sonra, araştırmacılar protein sinyallerinin ve embriyodaki dokunun konumunun bir hücrenin belirli bir gelişimsel yola nasıl gönderilmesiyle sonuçlandığını belirlemekle de ilgileniyorlar. Nöral tepe için, araştırmacılar proteinlerin bir arada, aralarında kemik morfogenetik proteinler ve fibroblast büyüme faktörleri, doku abutting veya prospektif nöral ibik altında yatan kaynaklanan bu hücre kaderini neden belirledik. Bu tür sinyaller, sırayla, bu hücrelerde belirtici proteinlerin ekspresyonu ortaya çıkarmak, hangi nöral tepe yolu içine başlatmak.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter