La transmisión de señales molecular dinámica agita destinos embrionarios del mando

La sincronización es todo para las células jovenes que esperan para determinar sus identidades.

Investigue por el bioscientist Aryeh Warmflash de Rice University y las colonias homogéneas de las demostraciones de Sapna Chhabra del estudiante de tercer ciclo de ondas moleculares dinámicas de la transmisión de señales del uso humano de las células madres embrionarias que pasen de la célula a la célula y las accionen para distinguir.

Una vez que están incitadas, las células comienzan a ordenar en las tres capas de germen -- el endodermo, mesodermo y ectodermo -- eso se convierte en final un embrión.

El descubrimiento del arroz contradice la investigación de las explicaciones 1952 por el matemático británico Alan Turing, que discutió gradientes de la transmisión de señales podría uno mismo-ordenar a través de un mecanismo ahora conocido como inestabilidad de Turing. Tal proceso permitiría teóricamente que un gradiente estable de moléculas entregara las señales de diversas fuerzas a cada célula.

Warmflash, Chhabra y su demostración de los colegas tales gradientes no existen en colonias de célula madre y ése el proceso es lejos más dinámico que apreciado previamente. Observaron a colonias de célula madre lindadas y utilizaron modelos matemáticos para determinar que tal mecanismo no podría explicar las configuraciones y las ondas de transmisión de señales que vieron la diferenciación del gatillo en capas de germen. Estas capas entonces giran en órganos, el hueso, la piel y la sangre.

Su trabajo, detallado en biología de PLOS, investiga acciones recíprocas dinámicas entre el BMP, el Wnt y los caminos NODALES de la transmisión de señales como parte de un estudio a largo plazo para decodificar el proceso por el cual siente bien una única célula fertilizada a un ser humano. Para hacer así pues, utilizan las placas modeladas special que fuerzan a las células madres a crecer en colonias circulares minúsculas.

Los investigadores pueden después ver, medir y perturbar a las colonias como progresan en los primeros tiempos muy, formando las configuraciones de células distinguidas pero nunca progresando al punto de hacer un embrión.

En el estudio actual, los investigadores aplicaron BMP (proteína morfogenética del hueso) a las colonias. Las señales transmitidas con este camino hicieron las células comenzar y mantener una ola de señales de Wnt de la célula-a-célula, que viajaron del perímetro hacia el centro de la colonia.

Wnt, a su vez, inició una ola de señales NODALES que se movieron independientemente hacia el centro. Midiendo la cascada, los investigadores mostraron que la duración de la transmisión de señales del BMP determinó la posición del mesodermo -- la capa central en el revelado temprano del embrión -- mientras que Wnt y las señales NODALES upregulated la diferenciación mesoderma.

Acciones recíprocas entre los caminos de la transmisión de señales determinados donde el anillo mesodermo comenzado y parado, ellos denunció.

No conocíamos las señales químicas importantes pero, hasta ahora, nadie hemos observado la actividad de estas señales en espacio y tiempo. Centrándose en el mesodermo, mostramos que la diferenciación no es relacionada en un nivel determinado de señales unas de los de la substancia química que las células utilizan.

Por ahora, sabemos que la transmisión de señales comienza en el filo de la colonia y se mueve hacia adentro, y que la posición (manchado mesodermo) de glóbulos rojos correlaciona con donde los picos de la actividad de Wnt,” ella dijo. “Hay solamente cierto plazo en el cual pueden reaccionar.”

Sapna Chhabra, el autor importante del papel

Warmflash dijo que el tiempo que lleva para que las señales consigan al centro de la colonia las guarda del distinción como mesodermo también. “La señal es mudanza, completando contínuo la colonia entera,” él dijo. “Pero dependiendo de cuando consigue a las células determinadas, o no responderán. Para el momento en que la onda los alcance, las células en el centro han decidido ya a llegar a ser ectodermas.”

Los investigadores observaron que las células ellos mismos emigran un poco, pero no casi tan rápidamente como las señales de destino-alteración que pasan adelante.

También encontraron que las células en el perímetro de la colonia eran un buen fósforo para ésos sabidos para convertirse en células placentarias en el embrión, Warmflash dijo.

“Se hay muy una broca de la controversia en el campo encima si estas células representan placenta-como las células o no,” que él dijo. “Que es porque la decisión para sentir bien a una célula madre del embrión sí mismo o a convertirse en placenta debe haber suceso antes de que nuestro modelo entero incluso comience.”

Chhabra examinó los genes que las células del perímetro expresas por el ARN que ordena y comparado les a publicado recientemente ordenando datos sobre las células placentarias de embriones humanos tempranos.

“Que nos permitió, en este papel, hacer la primera comparación entre esas dos cosas,” Warmflash dijo. “El fondo es estas células es tan bueno un modelo para la placenta humana como las células madres están para el embrión humano. No es perfecto, sino que es un modelo razonablemente bueno.”

Source:
Journal reference:

Chhabra, S., et al. (2019) Dissecting the dynamics of signaling events in the BMP, WNT, and NODAL cascade during self-organized fate patterning in human gastruloids. PLOS Biology. doi.org/10.1371/journal.pbio.3000498.