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脊椎动物的胚胎发育过程中,信号分子向每个细胞传递信息,告知它们应该在什么地方进行定位。通过这种方式,细胞能形成特殊的结构和功能。日前,来自卡尔斯鲁厄理工学院欧洲斑马鱼资源中心的研究人员首次展示这些信号分子是通过长丝状细胞的突簇在簇中进行传递。他们还研究了信号分子的传递是如何影响信号属性的。这一研究报告发表在《Nature Communications》杂志上。
有机体,器官和组织都是由成千上万个细胞组成的复杂的三维系统。脊椎动物的胚胎发育过程中,每个细胞都需要它在组织中的定位信息。这种定位信息使细胞能够分化成某一特定细胞类型,以确保它在后期能发挥正确的功能。这些定位信息是由信号分子(也称形态发生素)传递的。这些信号发生素并不是均匀分布于组织中的,即它们在不同位置的浓度是不同的。不同浓度的信号发生素激活靶细胞中不同的基因。
处于发育中的中枢神经系统的细胞通过属于Wnt家族蛋白的信号分子来传递定位信息。Wnt蛋白的浓度决定了一个细胞是分化成前脑还是后脑中的一个细胞。Steffen Scholpp博士解释道:“这些信号分子在组织中的分布必须被精确地控制好,因为浓度或传递方向上非常细微的改变都可能引起严重的损伤,比如在胚胎发育阶段产生畸形发育或导致癌症。”
日前,Steffen Scholpp博士研究团队首次证实Wnt蛋白是通过细胞的丝状伪足来进行特异性传递的。在最新发表在《Nature Communications》杂志上的一项研究报告中,他们指出信号分子都只存储在丝状伪足的末端。通过这种方式,只要一接触,就能启动信号传递。信号分子与靶细胞上相应的受体结合后,激活正确的细胞应答。Scholpp解释道:“现在,源细胞能够精确地决定在哪一个时间点向靶细胞传递多少量的信号蛋白。”