Ein bedeutender Schritt in der Entwicklung des fest gefügten Embryos - die Einrichtung einer Rückseite, die in ein Gehirn, in ein Rückenmark und in Muskeln verwandelt - fällt aus, so wichtig zu sein, dass das Gehäuse mindestens drei Signale verwendet sich zu vergewissern, es geschieht richtig.
Die Entdeckung, diesen Monat berichtet in der Zapfen EntwicklungsZelle von den Forschern an University of California, Berkeley, erklärt schließlich eine 80-jährige Beobachtung, die die Methode, die revolutionierte Biologen an embryonale und fötale Entwicklung denken und das Darstellung für die Stammzelledebatte Hintergrund.
Dass Beobachtung 1924 in den Newts durch Hans Spemann und Hilde-Mange Spemann den Nobelpreis im Jahre 1935 erwarb und den Begriff erzeugte, dem embryonale Zellen nicht kennen, was sie werden, bis sie das richtige Signal erhalten. Dieses Konzept ist an der Wurzel der heutigen Aufregung über embryonalen Stammzellen, die im Allgemeinen naïve Zellen sind, die, kann theoretisch angeregt werden, um jedes mögliches Gewebe des Gehäuses zu werden.
Tatsächlich sind die Proteine, die normalerweise durch den Embryo verwendet werden, vor kurzem gesetzt worden, um in der embryonalen Stammzellearbeit zu verwenden. Noggin, eins der Proteine, die von der Uc- BerkeleyForschungsgruppe getrennt werden, ist in den Kulturen gewohnt gewesen, das Wachstum von neuralen Stammzellen beizubehalten.
Die neuen Uc- Berkeleyexperimente, auf Fröschen, zeigen, dass einige Schritte in der frühen Embryonalentwicklung so kritisch sind, dass viele überlappenden Signale erforderlich sind, zu garantieren, dass Zellen den rechten Pfad hinuntergehen. Die Entstehung der Rückseite und des Bauches ist ein Meilenstein für Frösche sowie für Menschen und andere Wirbeltiere und tritt, wie sie zu Beginn des Prozesses der Gastrulation tut, die Vorderseite und Rückseite sieht, Haupt und Heck, verließ und festlegte nach rechts und das erste Erscheinen eines erkennbaren Bauplans auf. Wenn dieser Schritt ausfällt, stirbt der Embryo schließlich.
„Gastrulation und der Prozess des Definierens Ihres Zurückbauch Schwerpunkts ist solch ein wichtiger Schritt, dass Sie wirklich die mehrfachen Proteine haben, die dort ausgedrückt werden, nur für alle Fälle eine von ihnen ausfällt, können die anderen kompensieren,“ sagte führenden Autor Mustafa Khokha (ausgeprägtes KO'-Ka), ein Habilitationsgegenstück bei Uc Berkeley und ein behandelnder Arzt in der pädiatrischen kritischen Sorgfalt bei Uc San Francisco. „Redundanz wird konstruiert, um den Embryo robust zu machen, damit Geburtsschäden vermeiden.“
Die drei Proteine, die im Bericht des Teams gekennzeichnet werden, gehören zu mindestens fünf, die andere Signale blockieren, die Rückseite zu erlauben, oder Rückenwirbel, Zellen zum Formular. Vor Dreizehn Jahren, zeigte Richard Harland, Professor und Stuhl der Abteilung von Molekularem und von Zellbiologie bei Uc Berkeley, den, der einen dieser Faktoren, noggin, in den Bauch eines Embryos einspritzt, der umgebende Gewebe, um sich zu den Zellen zu entwickeln verursacht wurde, die normalerweise auf der Rückseite gefunden wurden. Trotz der wiederholten Versuche jedoch könnte niemand dem Sperrsignale zeigen, wie noggin das Gegenteil tat. Tatsächlich schien das Blockieren von noggin und von anderen bekannten Faktoren, relativ wenig Effekt auf den Embryo zu haben und hob zweifelt über die natürliche Rolle dieser Proteine in der frühen Entwicklung an.
Jetzt unter Verwendung der sehr jungen Embryos des Laborfrosch Xenopus, der tropicalis ist, waren Khokha, Harland und ihre Uc- Berkeleykollegen in der Lage, drei der fünf Faktoren sofort zu blockieren, und dieses mal fand dramatische Veränderungen im Embryo.
„Als wir diese Signale löschten, waren alle Gewebe, die auf der Rückseite des Embryos sich bilden - Gehirn, Rückenmark und Muskeln - verloren,“ sagte Khokha. „Nicht nur zurück waren die verlorenen Gewebe, aber Bauchgewebe wurden groß erweitert - der ganze Embryo wurde repatterned, also ist er Bauch ähnlicher, als er zurück ähnlich ist. So sind diese Signale notwendig, damit das Muster um richtig aufzutritt.“
„Wir fanden zuerst diese Signale im Jahre 1992, und seit damals, haben wir herausgefunden, wie sie arbeiten. Aber, weil es so viele von ihnen gibt, ist es schwierig gewesen, dass sie wesentlich sind,“ Harland wirklich unten zu nageln sagte. „Wir haben drei von ihnen abreißen gemusst, um zu prüfen, dass sie sind wesentlich.“
In den zwanziger Jahren arbeitend an der Universität von Freiburg in Deutschland, fanden Spemann und seine Student Mange, dass, während die Masse von Zellen im Embryo begann, Gestalt anzunehmen, eine Region im Embryo schien - was sie den „Organisator“ nannten -, die Quelle von Signalen zu den nahe gelegenen Zellen zu sein und sie bat, hintere Zellen zu bilden. Was vernietete, nahm ihr Experiment den Organisator von einem Embryo - in ihren Experimenten, ein Newt - und pflanzte ihn in andere ein.
„Sie produzierten wirklich einen Embryo des Siamesischen Zwillings,“ sagte Khokha. „Das Stück, das sie vom Spenderembryo herausschnitten und verpflanzt in den Hauptrechnerembryo war in der Lage, die Zellen im Hauptrechnerembryo umzudefinieren, um Zellen, in denen der Bauch - normalerweise sich bilden würde, einen anderen Kopf, Gehirn und Rückenmark verursachen zurück zu lassen. Das Gewebe verpflanzten sie gesendete Signale zum Hauptrechner, diese neuen Zellen zu erstellen.“
Seit damals haben Wissenschaftler nach den Signalisierenfaktoren gesucht, die von Spemanns Organisator abgesondert werden. Zurichtete morphogenetische Proteinantagonisten (BMP) des Knochens, diese Faktoren blockieren einen Prozess, der Bauchzellen und -freien Raum die Methode für hintere Entwicklung herstellt.
„Es ist wirklich in den letzten 20 Jahren, dass es möglich gewesen ist, diese getrenntsauberen zu necken und Wertbestimmungen entwickeln, die gut genug sind, die Moleküle zu finden mit einbezogen in den normalen Prozess,“ sagte Harland.