在水螅頭部再生過程中，HvNotch 協調兩個獨立的模式形成系統，通過支持一個限制觸手系統的側抑制過程

핵심 개념

HvNotch 在水螅頭部再生過程中扮演著協調兩個獨立模式形成系統的角色，其中涉及通過側抑制過程限制觸手系統的形成。

초록

本研究探討了 Notch 信號在水螅頭部再生過程中的作用。結果顯示：

1. 抑制 β-catenin 轉錄活性並不影響 HyWnt3 的表達和新口孔的形成，但會阻礙觸手的形成。這表明頭部和觸手的再生是由兩個獨立的信號模塊調控。

2. 抑制 Notch 信號會阻礙 HyWnt3、所有典型 HyWnt 基因以及組織發生調控基因 CnGsc 的表達，但不會顯著影響觸手邊界基因 HyAlx 的表達。

3. Notch 信號通過抑制 HyBMP5/8b 和 HyKayak（一個 c-fos 同源基因）的表達來調控 HyWnt3 的表達。HyKayak 可能是 HyWnt3 的轉錄抑制子。

綜上所述，Notch 信號在水螅頭部再生過程中扮演著協調頭部和觸手再生的關鍵角色，涉及通過側抑制過程限制觸手系統的形成。

통계

水螅頭部再生 48 小時後，DMSO 對照組中有 70% 的個體形成完整的口孔，而 DAPT 處理組中只有 25% 出現異常的觸手。
iCRT14 處理組中，80% 的移植物能誘導宿主形成新的水螅頭部。

인용구

"Notch 活性是必需的，以阻止觸手系統。這一過程涉及 Notch 介導的對 HyBMP5/8b 和抑制 HyWnt3 和 HyBMP2/4 表達的負調節因子的抑制。"
"我們提出 cFos 同源基因 HyKayak 可能是 HyWnt3 的轉錄抑制子的候選者。"

핵심 통찰 요약

HvNotch coordinates two independent pattern forming systems during head regeneration in Hydra by supporting a lateral inhibition process restricting the tentacle system

by Steichele,M.... 게시일 www.biorxiv.org 02-04-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.02.578611v1

더 깊은 질문

水螅頭部再生過程中 Notch 信號如何協調頭部和觸手的形成？

在水螅的頭部再生過程中，Notch信號通過調節不同的基因表達來協調頭部和觸手的形成。研究顯示，Notch信號在水螅再生中扮演著關鍵角色，特別是在抑制觸手系統的形成方面。具體來說，Notch信號通過抑制HyBMP5/8b的表達和HyKayak的負調控來促進HyWnt3的表達，從而支持頭部（特別是口部）和組織的再生。當Notch信號受到抑制時，水螅的再生過程會受到影響，導致觸手的形成不正常，甚至可能出現異常的觸手結構。這表明Notch信號在水螅的頭部再生中不僅是必需的，還是協調不同再生模式的關鍵因素。

抑制 Notch 信號會對水螅其他生理過程產生什麼影響？

抑制Notch信號會對水螅的多個生理過程產生顯著影響。首先，Notch信號的抑制會導致頭部再生的失敗，因為這一信號通路對於HyWnt3的表達至關重要，HyWnt3是促進頭部和口部形成的關鍵因子。此外，Notch信號的抑制還會影響水螅的組織器官形成能力，特別是當水螅的再生組織失去組織者活性時，這會導致無法誘導異位頭部的形成。這些結果表明，Notch信號不僅在頭部再生中起著重要作用，還可能影響水螅的整體生長和發育過程。

HyKayak 在水螅發育過程中是否還有其他重要的調控功能？

HyKayak在水螅的發育過程中具有多重重要的調控功能。除了在頭部再生中抑制HyWnt3的表達外，HyKayak還可能參與其他基因的調控，特別是與細胞增殖和分化相關的基因。HyKayak的表達受到Notch信號的調控，這意味著它可能在水螅的細胞命運決定和組織模式形成中發揮作用。此外，HyKayak與Jun蛋白的相互作用可能使其成為AP-1轉錄複合體的一部分，進一步影響下游基因的表達。因此，HyKayak不僅在水螅的頭部再生中扮演關鍵角色，還可能在整體的發育和生理過程中發揮重要的調控功能。