단일 세포 자율적 생성 파형 패턴: 척추동물 분절 시계의 핵심 메커니즘

Concetti Chiave

척추동물 분절 시계의 파형 패턴은 세포 내부의 자율적인 타이밍 메커니즘에 의해 구동된다. 이 메커니즘은 세포 분화와 연계되어 있으며, 외부 신호에 의해 조절된다.

Sintesi

이 연구는 척추동물 분절 시계의 핵심 특징인 파형 패턴이 세포 자율적인 메커니즘에 의해 구동된다는 것을 보여준다. 연구진은 단일 전전정중엽(PSM) 세포를 배양하여 그 자율적인 동역학을 관찰하였다.

단일 PSM 세포는 자율적으로 진동하다가 점차 진동 주기가 늦춰지며 분화 마커인 Mesp-ba의 발현과 함께 진동이 멈추는 양상을 보였다. 이는 살아있는 배아에서 관찰되는 파형 패턴과 유사하였다.

FGF 신호를 처리하면 단일 세포의 자율적인 타이밍 프로그램 지속 시간이 연장되었다. 이는 FGF 신호가 분절 시계의 동역학을 조절할 수 있음을 시사한다.

또한 연구진은 세포 자율적인 타이밍 메커니즘이 미분화 상태에서 시작되어 미분화 세포가 전정중엽으로 이동하면서 점차 진행된다는 것을 발견하였다.

이 연구 결과는 척추동물 분절 시계의 파형 패턴이 세포 내부의 자율적인 타이밍 프로그램에 의해 구동되며, 외부 신호에 의해 조절된다는 새로운 통찰을 제공한다.

Statistiche

배양된 PSM4 세포는 평균 4.4 ± 1.6회의 Her1-YFP 진동을 보였다.
배아 내 PSM4 세포는 평균 3.4 ± 1.0회의 Her1-YFP 진동을 보였다.
FGF 처리 시 PSM4 세포의 Her1-YFP 진동 횟수가 평균 6.4 ± 3.5회로 증가하였다.
FGF 처리 시 PSM4 세포의 마지막 Her1-YFP 피크 시간이 평균 568 ± 185분으로 늘어났다.

Citazioni

"우리의 연구 결과는 척추동물 분절 시계의 파형 패턴이 세포 내부의 자율적인 타이밍 프로그램에 의해 구동되며, 외부 신호에 의해 조절된다는 새로운 통찰을 제공한다."
"FGF 신호가 세포 자율적인 프로그램의 지속 시간을 연장시킴으로써 분절 시계의 동역학을 조절할 수 있다는 것은 주목할 만한 결과이다."

Approfondimenti chiave tratti da

Cell-autonomous timing drives the vertebrate segmentation clock’s wave pattern

by Rohde,L. A.,... alle www.biorxiv.org 05-30-2021

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.05.29.446196v3

Domande più approfondite

세포 자율적인 타이밍 메커니즘의 분자적 실체는 무엇일까?

세포 자율적인 타이밍 메커니즘의 분자적 실체는 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 연구 결과에 따르면 이 메커니즘은 Her1 및 다른 유전자의 발현과 관련이 있을 것으로 보입니다. Her1은 세포 내에서 발생하는 주기적인 진동을 조절하는 핵심 시계 요소 중 하나로 작용하며, 세포의 발생 및 분화와 관련된 다른 유전자와의 상호작용을 통해 타이밍을 조절하는 역할을 합니다. 또한, Her1의 발현이 느리게 감소하고 멈춤으로 이어지는 과정이 세포 자율적인 타이밍 메커니즘의 핵심 요소로 작용하는 것으로 보입니다.

외부 신호가 세포 자율적 타이밍을 어떻게 조절하는지에 대한 자세한 메커니즘은 무엇일까?

외부 신호가 세포 자율적 타이밍을 조절하는 메커니즘은 주로 FGF 신호와 관련이 있습니다. 연구 결과에 따르면 FGF 신호는 세포 자율적인 프로그램의 지속 시간을 연장시키는 역할을 합니다. 이는 FGF가 세포의 진동을 더 많이 생성하도록 유도하고 마지막 진동을 더 늦게 발생시킴으로써 세포의 자율적인 프로그램을 조절하는 것으로 나타났습니다. 또한, FGF가 세포의 진동을 더 느리게 만들고 진폭을 증가시키는 영향을 미치지만, 이러한 조절은 세포 자율적인 프로그램의 노이즈를 줄이지는 않는 것으로 나타났습니다.

이러한 세포 자율적 타이밍 메커니즘이 다른 발생 과정에서도 관찰되는지 궁금하다.

세포 자율적인 타이밍 메커니즘은 발생 과정에서 다양한 시스템에서 관찰될 수 있습니다. 이러한 메커니즘은 다른 발생 과정에서도 세포의 내부적인 시계와 타이밍 메커니즘을 통해 조직의 패턴화를 이끌어낼 수 있습니다. 예를 들어, 다른 발생 과정에서도 세포의 자율적인 프로그램이 조직의 발생 및 분화에 중요한 역할을 하는 것으로 나타날 수 있으며, 이를 통해 다양한 발생 과정에서의 조직 형성 및 패턴화 메커니즘을 이해하는 데 중요한 통찰을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.