Wntless/GPR177在小鼠原肠发生和心脏发育中必不可少

小鼠早期胚胎发育包含原肠运动和器官发生等重要发育过程,这些过程受多种信号通路调控,其中有Wnt、BMP、Nodal、FGF等信号通路,它们之间进行精细严密的协调,保证胚胎发育的正确进行。β-联蛋白作为Wnt配体的共同下游信号分子,在小鼠原肠运动和器官发生中发挥至关重要的作用。Wntless/GPR177在以前的研究中已被报道参与调节Wnt配体的成熟、分选和分泌等,小鼠全身剔除Wntless（Wls）将严重影响胚胎体轴形成。在该研究中,Wls被特异性地在上胚层、心血管中胚层和心肌祖细胞中剔除,以探索Wls如何参与到小鼠原肠运动和心血管发育中。我们发现,在上胚层剔除Wls后,明显阻断了上皮-间充质转化过程,这是中胚层迁移中的关键步骤。在Wls条件性剔除的上胚层中,β-联蛋白表达模式发生变化,表达水平明显下降;E-钙黏着蛋白和N 钙黏着蛋白明显上升。此外,被剔除Wls的上胚层中,细胞凋亡明显增加。不论是在心脏中胚层还是在心脏前体细胞中,剔除Wls都导致严重的心血管发育缺陷和胚胎死亡,证明Wls对心脏发育同样十分重要。这些研究结果证明,Wntless在小鼠原肠运动和心脏发育中均发挥十分重要的作用。     

小鼠胚胎发育过程中Brachyury对Wnt信号通路的作用研究

Brachyury对调控小鼠胚胎发育起着至关重要的作用,缺乏Brachyury蛋白的小鼠胚胎不能正常发育。Wnt信号通路在小鼠胚胎发育中可控制胚胎的轴向发育等重要的生理过程,Brachyury可能通过与Wnt信号通路的相互作用导致短尾表型的产生。为了揭示Brachyury与Wnt信号通路相互作用关系,本研究制作了Brachyury突变小鼠,通过提取不同时期的胚胎并提取总RNA,经反转录进行qPCR检测Brachyury与Wnt信号通路相关成分的表达关系。结果显示,Brachyury、Axin2、Dkk1及Wnt3a的表达在突变胚胎和野生胚胎中的表达有显著差异。因此,Brachyury作为转录因子对上述Wnt信号通路成分的表达有调节作用,它们形成一个调控网络调控小鼠胚胎的正常发育。本研究为小鼠胚胎发育期间Brachyury (T)的功能作用提供了理论基础。     

胚胎干细胞向中内胚层分化的调控机制

在哺乳动物胚胎发育过程中,中内胚层(mesendoderm)也被称为原条(primitive streak),是中胚层和内胚层分化的过渡时期。中内胚层的存在时间较短,但成功的中内胚层分化对随后进行的中胚层与内胚层发育至关重要。发育生物学的研究极大地推动了人们对胚胎发育的认识,同时,越来越多体外分化系统的建立也加深了对环境信号如何影响胚层分化的理解。近些年来,通过表观遗传的研究,人们逐渐认识到染色体结构与组蛋白修饰的改变也在分化发育过程中起到重要作用。通过胚胎干细胞定向诱导中内胚层分化来探究相关分子机制,不仅有助于对早期胚胎发育的了解,也有助于临床应用与疾病治疗。现总结了TGF-β信号、Wnt信号和FGF信号调控中内胚层分化的研究现状,并概述了这些信号如何与表观修饰共同调控胚胎干细胞向中内胚层分化的进展。     

斑马鱼胚胎背腹轴建立的分子机制

脊椎动物胚胎发育起始于体轴的建立,是胚胎早期发育过程中最重要的事件之一。Wnt、BMP、Nodal和FGF等多个信号通路协同调控细胞分化和细胞运动,促进胚胎胚层的形成和空间上的分离,调控胚胎背腹轴、前后轴和左右轴线的分化,为胚胎进一步发育勾勒出蓝图。本文主要综述斑马鱼胚胎背腹轴建立的分子机制,包括背部组织中心简介;母源Wnt/β-catenin信号调控背部组织中心形成的分子机制;BMP信号调控背腹轴建立的分子机制。     

斑马鱼原肠胚细胞运动

在斑马鱼原肠胚期, 细胞通过重排形成3个胚层：内胚层, 中胚层和外胚层。细胞重排的过程包含了3种极为保守的运动形式, 即外包运动、内卷运动和集中延伸运动。其中, 脊索前板祖细胞的前部延伸对于中内胚层祖细胞的定位以及最终分化形成胚层尤为重要。脊索前板祖细胞也是目前研究体内细胞运动机制的良好模型。原肠胚期细胞运动受诸多信号通路调控, 如Wnt/PCP信号通路, 但细胞行为的分子机制尚不明确。目前细胞粘附和细胞骨架重排是研究斑马鱼原肠胚期细胞运动的热点之一。此外, 胚胎外组织(卵黄合胞体层)对于原肠胚细胞运动的影响也受到了更多的关注。文章主要探讨了在斑马鱼原肠胚期细胞运动过程中控制细胞行为的关键因素以及一些尚未理清的问题, 并为将来在细胞水平上构建完整的原肠运动调控分子的图谱提供参考。     

胚胎发育中血管新生的研究

在胚胎发育中,心血管系统最早发育并发挥运输氧和营养物质的功能。在原肠运动时期,中胚层细胞在相邻内胚层细胞信号的诱导下分化产生内皮细胞,从而开始形成血管系统。血管新生是形成完整血管系统的重要过程,主要包括出芽式血管新生和套叠式血管新生两种方式。出芽式血管新生最为普遍,主要包括基底膜的降解、内皮细胞的迁移和增殖、管腔形成和血管的成熟与稳定四步。由于血管新生对胚胎发育以及许多生理过程均发挥重要作用,血管新生受到多条信号通路的精密调控。该文从内皮细胞的来源、血管新生的过程及信号调控三个方面就近年来胚胎发育中血管新生的研究作简要综述。     

蛙与蝾螈胚胎的中胚层形成有异

两栖动物在胚胎发育过程中,从原肠早期背唇形成,到神经胚时期,蛙胚与蝾螈胚胎的中胚层从预定区域到最终位置,以至形成胚体完整的三个胚层是有所不同的。在蛙胚中,从预定区域看,从背唇最先卷入的是内胚层,接着索前板和脊索物质也相继卷入,插在内胚层与外胚层之间,并与内胚层紧密相贴。随着背唇的扩展、侧唇的形成,脊索旁的中胚层也相继卷入,排在脊索两侧,同时内胚层在脊索中胚层之下也卷入,脊索中胚层与内胚层紧密相贴,在表面上分不出来。侧唇扩展延伸时,中胚层物质卷入更多,它们都插在内胚层     

血管内皮细胞发育及分子机制

心血管系统是胚胎发育中最先形成的器官之一, 为机体提供营养成分和氧气。血管发育包括两部分, 一是内皮祖细胞(Angioblast)聚集形成血管原基(Vasculogenesis), 二是从已有血管形成新的血管分支(Angiogenesis)。此后由初级内皮细胞管召集平滑肌细胞形成功能性血管(Vessel maturation)。内皮祖细胞起源途径包括：由Flk1阳性中胚层细胞到成血成血管细胞(Hemangioblast)到血管内皮祖细胞; 或由Flk1阳性中胚层细胞直接到血管内皮祖细胞。Flk1阳性中胚层细胞受到vegf、flk1、cloche、lycat、etsrp等关键基因或信号通路的调节, 其中核心问题是原肠期中胚层如何形成Flk1阳性中胚层细胞及进一步分化成血管内皮祖细胞和成血血管细胞。文章集中评述内皮祖细胞发育、分化及其分子遗传调控机制, 并展望本领域未来发展方向。     

Dkk1在器官发育及肿瘤发生中的调控作用

Wnt信号通路在脊椎动物的胚胎发育过程中发挥重要作用. Dkk1(Dickkopf1)是Dkk基因家族的成员之一,通过编码一种分泌型的糖蛋白与Wnt信号蛋白竞争细胞表面受体,来维持Wnt信号通路的稳态,从而调控胚胎器官的正常发育. 同时,在人类成体中,Dkk1基因活性的改变与肿瘤、代谢性骨病和骨关节炎等疾病的发生密切相关. 本文对Dkk1在头部、肢、眼和牙齿等器官的胚胎发育过程中的相关分子调控机制以及Dkk1与肿瘤发生的关系进行综述.     

简述两栖类的原肠作用及三胚层形成

在讲到动物发育时,常遇到一个不易理解和讲述的动态过程,就是蛙胚的原肠发生过程及三胚层的形成。原肠胚是胚胎发育中一个极为重要的时期,胚胎从囊胚未分化的分裂球发育成为具有内、中、外三个胚层的原肠胚,并将决定其各器官原基,它是通过空间和时间方面的紧密结合,复杂的形态发生运动而完成的。内胚层形成消化道     

胚胎干细胞向内胚层分化的分子机制及其组学研究进展

胚胎干细胞(ESC)在发育过程中分化为内胚层、中胚层和外胚层3个胚层.其中内胚层进一步向终末细胞的分化,是形成整个消化道和呼吸道,以及肝脏、胰腺等器官的基础.ESC形成内胚层主要经历以下几个分化阶段:外胚叶的分化、原条的形成、内胚层与中胚层的分离以及定型内胚层的形成.本文主要从信号通路、转录因子以及表观遗传调控等几个方面综述胚胎干细胞向内胚层分化的分子机制,并重点介绍其组学研究进展,以期为该领域研究者提供重要参考信息.     

Nodal信号靶基因dusp4抑制斑马鱼中内胚层形成

丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶-2(MKP-2/DUSP4)具有酪氨酸磷酸酶和丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性, 可以作用于MAPKs(Mitogen-activated protein kinases)底物, 使其去磷酸化。但dusp4在脊椎动物胚胎发育中的功能还所知甚少。为深入了解dusp4在发育中的作用, 文章首先检测了其在斑马鱼胚胎的表达。通过整胚原位杂交实验, 发现dusp4是斑马鱼母源表达的基因, 并且随着发育的进行, 在原肠早期特异表达在中内胚层区域。进一步的实验表明, Nodal信号对dusp4的表达至关重要。过表达Nodal信号的配体sqt、dusp4的表达水平明显升高, 而在缺失Nodal信号的突变体MZoep中, 几乎检测不到dusp4的表达。此外, 文章利用反义核苷酸Morpholino (MO)敲降dusp4的表达, 中内胚层标识基因gsc、sox17和sox32的表达水平显著升高, 而过表达dusp4对中内胚层的形成没有明显的影响, 表明dusp4对中内胚层形成的抑制作用是必需的, 但不是充分的, 可能还有其他未被鉴定的协同作用因子。以上研究结果表明, dusp4基因的表达受到Nodal信号调控, 在原肠期具有抑制中内胚层形成的作用。     

高精度时空转录组揭示小鼠早期胚胎三胚层细胞谱系发生过程

从受精卵发育成具有不同细胞类型个体的过程中,细胞命运受到多个层次的调控。在哺乳动物的早期胚胎发育过程中,原肠运动是外、中、内三个胚层的建立过程,为后续的器官发生和形态建成提供了发育蓝图。然而目前对于三胚层命运建立的分子机制认识并不清晰。该文通过对小鼠早期胚胎的时空转录组分析,从分子层面揭示了外、中、内三胚层谱系发生的整个过程。     

皮层蛋白介导斑马鱼(Danio rerio)原肠化细胞运动

在胚胎发育过程中, 细胞运动对指导原肠期胚胎细胞的时空定位并决定其发育命运具有核心作用, 然而活体状态下原肠化过程中细胞运动的调控机制目前并不清楚. 微丝结合蛋白皮层蛋白(cortactin)是微丝核化过程的重要调控分子, 它通过激活微丝相关蛋白2/3复合物(Arp2/3 complex)促进微丝在细胞前导缘区域迅速组装, 从而直接作用于细胞运动. 为阐明斑马鱼(Danio rerio)原肠化细胞运动的分子调控机制, 本研究首先检测了皮层蛋白在斑马鱼胚胎发育过程的表达水平. Western blotting分析证明皮层蛋白在斑马鱼原肠期胚胎中大量表达; 整装胚胎抗体染色结果表明在斑马鱼原肠化过程中, 皮层蛋白主要分布于胚胎背侧胚盾区域的细胞中, 在发生活跃运动的上皮层细胞和下皮层细胞中含量较高;在亚细胞水平, 皮层蛋白和Arp2/3复合物共同定位于运动的皮层区域, 并在细胞连接处也有大量分布. 此外, 研究还发现皮层蛋白在发育中的中枢神经系统中表达量较高. 本研究结果首次表明皮层蛋白和Arp2/3复合物介导的微丝聚合参予了斑马鱼原肠化细胞运动, 并在中枢神经系统发育中扮演重要角色.     

卷曲蛋白受体与肿瘤的研究进展

Wnt基因超家族编码一系列分泌型糖蛋白,由Wnt蛋白介导的Wnt信号通路是一个进化上高度保守的信号通路,在胚胎发育、细胞生长、干细胞增殖中发挥重要的作用.此外研究发现Wnt通路在癌症发生发展中也起着重要作用.Wnt信号配体-Frizzled受体,由Frizzled基因编码,属于7次跨膜蛋白受体家族,与G蛋白偶联受体的结构相似,目前研究发现,从无脊椎动物到脊椎动物至少有10个家族成员,其在心血管系统和其他器官系统中广泛表达.基于这些研究基础,本文将重点阐述Frizzled受体蛋白与疾病的可能或潜在的关系.由于Frizzled受体蛋白在疾病当中发挥了重要作用,并且在癌症中起着分子靶点的作用,我们有理由相信,Frizzled受体将成为一个有效的肿瘤治疗的分子靶点.     

mED2-一个小鼠胚胎发育的新基因

克隆参与胚胎发育的新基因并研究其表达规律和功能是揭示胚胎发育的基因调控机理的重要途径。囊胚形成和原肠形成是哺乳动物胚胎发育过程中的两个关键阶段。囊胚阶段发生了胚胎的第一次分化,是细胞多能性和分化的一个转折点。此时涉及的基因活动,既有维持胚胎干细胞全能性或多能性的基因活动,又有按照预定发育模式参与胚胎定向分化的基因活动。原肠期是胚胎发育过程中的第二个关键转折点,涉及到3个胚层的形成和细胞命运决定等多种变化。在这个时期胚胎获得了胎儿原基的所有信息,新组织的产生和细胞迁移的再生组织与形态发生、细胞增殖、细胞分化、模式形成等存在着非常复杂而相互协调的关联。大多数细胞正由原来的多潜能逐渐向寡潜能发展,控制组织器官形态建成的基因正逐渐开启。这两个时期的基因表达图式、特征和种类会有很大的差异和变化,因此研究这两个时期的新基因的表达规律和功能,将是了解胚胎发育的基因调控机理的重要途径。文章以这两个时期胚胎为原始材料,利用减法杂交方法克隆到一新的小鼠胚胎基因mED2,对其进行了表达规律和生物学功能的初步分析。RT-PCR-Southern和原位杂交实验表明,mED2基因转录水平具有发育阶段的依赖性;随着发育过程的进行,其表达主要在胚神经系统和中胚层衍生的组织表达。mED2基因活性的knockdown对于合子的卵裂和植入前早期胚胎发育均有抑制作用。亚细胞定位实验表明,mED2基因编码的蛋白基本定位于细胞核膜及其临近的内膜细胞器（粗糙内质网和高尔基体）。根据生物信息学分析,mED2蛋白可能为一跨膜蛋白且与含有硫氧还蛋白结构域的蛋白有部分匹配。由此推测mED2基因参与了小鼠植入前早期胚胎发育,其基因产物可能通过蛋白之间的相互作用,即对蛋白进行后期修饰、折叠及行使分子伴侣等作用来活化或抑制其靶蛋白的活性,进而参与小鼠的早期胚胎发育。     

Wnt信号通路在毛细胞分化和再生过程中的作用

Wnt信号通路在生物发育和维持内环境稳态过程中起着重要作用。Wnt配体通过与Frizzle受体结合参与体轴的形成、细胞分化和细胞命运决定等生命活动。在小鼠内耳发育过程中,Wnt信号通路扮演了重要角色：在内耳发育早期阶段,参与听基板的特化和听泡的形成;在内耳发育后期阶段,调控毛细胞分化及毛细胞纤毛束的定向。本文综述了Wnt信号通路在内耳毛细胞发育分化及再生过程中的研究进展,以期为从事相关领域的科研人员提供参考。     

微量注射抗TGF_β-1抗体对爪蟾发育的影响

注射抗TGF_β-1抗体至2细胞胚胎的一个裂球中,产生了三个级别的卵黄团外露畸型胚胎,YE-1、YE-2和YE-3。它们的产生与抗体的注射量有关。它们的共同特征是注射后胚胎能正常发育至囊胚,卵黄团在注射一侧外露,外露部分无任何中胚层组织。高剂量注射时,主要产生YE-1级别的畸型胚胎,其中大部分在注射侧从头至尾不存在肌肉组织,中胚层发育受到了极大的影响。降低注射剂量后所产生的YE-2畸型胚胎,在注射侧有一定的肌肉组织,但明显小于未注射侧。YE-3是所受影响最小的畸型胚胎,YE-3 V 的注射侧产生了与未注射侧非常接近的肌肉组织。活体观察畸型胚胎的形成过程,发现不同级别的畸型胚胎与注射侧的原肠运动所受影响程度和范围有关。高剂量注射时,几乎整个注射侧的原肠运动受到了影响,由此产生了YE-1,而低剂量注射时,注射侧只有部分区域受到影响,因此产生了YE-3 v 和YE-3 d。无论是原肠运动受阻,还是中胚层发育受到影响,其原因可能是抗TGF_β-1抗体阻抑了中胚层诱导的过程,所以由此也进一步证实了TGF_β相关蛋白与中胚层诱导有关。     

非经典Wnt信号通路在心脏发育和干细胞向心肌分化中的作用机制

Wnt信号通路是一种哺乳动物进化保守的信号通路,在心脏发育和干细胞向心肌细胞分化中发挥重要的调控作用。经典Wnt信号通路主要调控早期心肌谱系提交,而非经典Wnt信号通路参与调控后续的心脏发育和分化。本文对非经典Wnt信号通路在心脏发育和干细胞向心肌细胞分化中的作用及其机制作一综述,以期为干细胞移植治疗缺血性心肌病提供参考策略。     

蝾螈神经胚时期各种中胚层构造的决定和分化以及它们的发育机制

甲、绪论通过原肠建成的运动,中胚层由原肠期的表面的位置移进胚胎的内部,到神经胚时期移进的部分和外胚层与内胚层分开,介于它们之间,在这里进行进一步的分化,将来分化为肌节、前肾、侧板、血细胞、肢体、心脏等构造,在这些器官里,某些器官的分化和发育,甚至它们轴的决定,都已经被详细研究过,但是相反的它们的决定情况,它们发生决定的原因,什么因素使得中胚层沿着背腹轴的不同高度水平分化为各种不同的器官,它们之间相互的关系如何,在一段比较长的期间内却没有受到应有的注意。被忽略的