Blastomere Explants는 배아 개발하는 동안 세포 운명의 헌신에 대해 테스트 할
Summary
개인 배아 세포의 운명은 상속 분자 및 / 또는 주변 세포의 신호에 의해 영향을받을 수 있습니다. 절단 단계 Xenopus의 배아의 운명지도 활용 한 blastomeres는 세포 세포의 상호 작용 비해 상속 분자의 공헌을 평가하기 위해 격리 문화 식별 할 수 있습니다.
Abstract
배의 세포를 모두 추적 계보 (Lineage)로 구성 운명의지도는 조직이 배의 각 셀에서 내려 어떤 알 수있다. 운명의지도 기관의 전구체를 식별와 후손 세포가 정상적인 배아에서 해당 기관을 채우는 것들로부터 발달 경로를 elucidating 매우 유용하지만, 그들은 전구체 세포의 전체 발달 가능성을 설명하거나 메커니즘을 식별되지 않는로 운명이 결정됩니다. 세포 운명의 노력에 대해 테스트하려면, 하나는 실험 조작 한 후 표현들과 함께 그대로 배아 (운명의지도)에 자손의 세포의 일반적인 레퍼토리를 비교합니다. 세포의 운명은 주변 세포 환경에 관계없이 (커밋) 고정, 또는 이웃에 의해 제공 외부 요인에 의해 그 영향을 받는가? Xenopus의 배아의 종합 운명지도를 사용하여, 우리는 확인하는 방법에 대해 설명합니다, 격리 및 문화 단일 절단 단계의 전구체, blasto라고meres. 이 방법은 하나가 이러한 초기 세포가 그들의 이웃 세포와의 상호 작용이 필요 손상 배아에서 자신의 정상적인 환경에서 획득 운명에 최선을 다하고 있습니다, 또는 신호의 다른 유형에 노출하는 경우 다른 운명을 표현하는 영향을 할 수 있는지 여부를 평가할 수 있습니다.
Introduction
Xenopus laevis의 배아들은 달걀 microsurgical 접근 방식을 허용 할 수있을만큼 크기 때문에 배아 세포가 특정 운명을 취득하는하여 메커니즘을 식별 할 수 광범위하게 활용되었습니다. 각 셀은 고유 에너지 저장소를 제공 난황의 혈소판의 풍부한 세포 공급을 포함되어 있기 때문에 또한, 그들은 문화 매체의 영양 보완 필요없이 외부 개발할 수 있습니다. 1, 2, 3, 4, 5, 6 – 세포의 운명이 결정되는이 메커니즘을 연구하는 중요한 자산이 (32 세포 단계를 통해 2) 절단 단계의 blastomeres의 운명지도의 종합 세트입니다. 이지도는 하나의 식별 blastomere으로 감지 분자를 microinjecting와 조직이 표시 자손에 의해 채워하는 후 개발의 모니터링에 의해 구축되었다. 배아의 추기경 축 안정적으로 많은 엠브리에서 확인 할 수 있기 때문에 일관성있는 운명의지도는 가능합니다OS. 식물 반구이 아닌 반면, 첫째, 모든 야생를 입력 배아에 동물 반구는 색소입니다. 둘째, 기름지게에서 정자의 항목은 미래 복부 편으로 동물 반구의 착색의 수축을 초래, 많은 배아에 착색 차이 따라서 등쪽과 복부 측면 구별하는 데 사용할 수 있습니다. 셋째, 첫 번째 절단의 고랑 따라서 중간 시상 대부분의 배아에서 비행기, 그리고는 배의 오른쪽과 왼쪽 측면을 식별하는 데 사용할 수 있습니다 대략. 운명의지도는 자연스럽게 태아의 큰 인구에서 각 blastomere는 식별 할 일반 패턴에 알이 자주 다니엘 수정 된 사실에 의존하고 있습니다. 설명 내의 선택 절차를 사용하여 착색 및 절단 패턴에 대한 알 클러치 사이에 다양성이있는 반면 여기에서 소정의 운명과 셀이 90 %의 정확도로 식별 할 수 있습니다.
세포 운명은 방지 할 수 있습니다여러 메커니즘에 의해 embryogenesis 동안 채굴. 이러한 differentially 상속 세포질 mRNAs이나 단백질 등의 고유 요소는, 초기 패턴의 여러 측면에 기여합니다. 예를 들어, 특정 산모 mRNAs는 세포, 세균 라인에 기여 endoderm가, 또는 등쪽 몸 축 (7 검토)에 기여를 결정합니다. 태아의 신호 센터에서 더 많은 먼 이웃 셀이나이 지역에서 제공하는 외부 요인이 특정 조직 유형과 패턴 거의 모든 기관이 시스템을 유도 할 책임이 있습니다. 신호 센터의 예는 신경 외배엽 및 패턴 중배엽을 유도 gastrula의 주최자 / 노드 및 활동을 편광의 영역을 포함 사지 꽃 봉오리의 패턴 앞 – 뒤 축이. 운명의지도 다른 기관의 전구체를 확인하고 정상 배아에서 자신의 자손에 의해 촬영 발달 경로를 보여 있지만, 그들은 고유 구별 할 수 없습니다그리고 그 세포에 외부 영향을 미친다. 또한 자손 배의 복잡한 신호 환경에서 차별화 셀의 전체 발달 가능성을 공개하지 않습니다. 에 문화 다음 배아에서 세포의 제거 또는 2) 소설의 배아의 위치 1) 세포의 이식을 : 두 실험 방법은 셀의 운명은 고유 요인에 의해 결정됩니다 또는 이후 외부 요인에 의해 영향을 여부를 테스트 할 수 있습니다 외인성 신호의 부재.
세포가 수동으로 분리 될만큼 크기 때문에 두 실험 방법이 Xenopus에 가능했습니다. 예를 들어, 다수의 연구 (7 검토, 8, 9) 운명의 변화를 테스트하기 위해 호스트 배아의 소설 위치에 배아 (세포 세포 상호 작용을 변경하려면) 또는 이식 세포에서 단일 세포를 삭제했습니다. 또한, 배의 다른 지역에서 세포의 작은 번호를 explanting의 두 번째 접근법 전Xenopus의 배아의 세포가 세포 내 영양소 저장, 난황의 혈소판으로 가득하기 때문에 외인성 요인의 부재에 유도 조직 상호 작용을 명료하게하다하는 n 인물 문화이 가능합니다. 따라서, 그들은 문화 매체의 영양이나 성장 인자 보완없이 정의 된 소금 매체에서 몇 일 동안 배양 할 수 있습니다. 우리는 등쪽 동물 blastomeres가 maternally 상속 mRNAs 10, 11로 인해 신경과 등쪽 mesodermal 조직을 생성 할 수있는 자율적 인 능력을 가지고 있으며, 다른 32 셀 blastomeres의 중배엽 사양이 고유 및 외부 정보를 12 두에 의존했다 표시하려면이 방법을 사용했습니다 . explants 등의 배양 세포의 장점은 중간도 explanted 셀 12, 13, 14의 운명에 영향을 미칠 수있는 휴대 전화 통신 경로를 결정하기 위해 정의 된 신호 요소를 보완 할 수 있다는 것입니다. 또한, 하나는 blastomere 홍보를 삽입 할 수 있습니다내생 mRNAs의 번역을 방지하기 위해 오버 명시 적 유전자, 또는 안티 센스 oligonucleotides와에 mRNA와 문화 ior. 이, 이득과 손실 기능 분석은 분자가 자율적으로 표현 운명에 필요한되는 식별 할 수 있습니다. explant의 운명을 분석하려면 특정 세포 유형의 식별은 표준 유전자 발현 (예를 들어, 현장 하이브리드 화에 RT-PCR)과 immunocytochemical assays에 의해 수행 할 수 있습니다. 이 프로토콜은 배아 세포는 특정 조직에 개발 방법을 규제 고유 및 외부 메커니즘을 구별 할 수있는 간단하면서도 강력한 방법을 제공합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
개인 blastomeres 성공적으로 배양하기위한 가장 중요한 단계는 1) 제대로 관심 blastomere 식별, 필요한 매뉴얼을 개발하고 4), 살균, 건강한 문화를 유지 2), 3) 세포주기의 정확한 부분에서 박리 세포를 해부하는 동안 손상을 방지하고 잘 문화에 전송하는 민첩성.
특정 blastomeres를 조작하려면, 그것은 추기경의 축을 식별 할 수 있도록 필수적입니다. Xenopus의 배아에서 등?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 모나 Herold의 지원 Paaqua를 부여하고 GWU 루터 쌀의 원정 지원 GWU 할란 휄로 십을 인정하고 싶습니다. 이 작품은 국립 과학 재단 (National Science Foundation) 기금 MCB-1121711에 의해 지원되었다.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Alumina abrasive film | Thomas Scientific | #6775E-38 | Course (12 μm), for major repairs of forceps tips |
| Alumina abrasive film | Thomas Scientific | #6775E-46 | Medium (3 μm), for fine sharpening of forceps tips |
| Alumina abrasive film | Thomas Scientific | #6775E-54 | Fine (0.3 μm), for polishing of forceps tips |
| Forceps: Dumont, Dumoxel Biologie #5 | Fine Science Tools | #11252-30 | These have the fine tips that do not need sharpening when first purchased. Corrosive resistant so they can be autoclaved. |
| Gentamicin solution | Sigma | G1397 | Add to medium on same day as use |
Referencias
- Dale, L., Slack, J. M. Fate map of the 32-cell stage of Xenopus laevis. Development. 100, 279-295 (1987).
- Masho, R., Kubota, H. Y. Developmental fates of blastomeres of the eight-cell stage Xenopus embryo. Dev. Growth, Diff. 30, 347-359 (1988).
- Moody, S. A. Fates of the blastomeres of the 16-cell stage Xenopus embryo. Dev. Biol. 119, 560-578 (1987).
- Moody, S. A. Fates of the blastomeres of the 32-cell stage Xenopus embryo. Dev. Biol. 122, 300-319 (1987).
- Moody, S. A., Kline, M. J. Segregation of fate during cleavage of frog (Xenopus laevis) blastomeres. Anat. Embryol. 182, 347-362 (1990).
- Takasaki, H. Fates and roles of the presumptive organizer region in the 32-cell embryos in normal development of Xenopus laevis. Dev. Growth, Diff. 29, 141-152 (1987).
- Sullivan, S. A., Moore, K. B., Moody, S. A., Moody, S. A. Chapter 20 Early events in frog blastomere fate determination. Cell Fate and Lineage Determination. , 297-321 (1999).
- Moore, K. B., Moody, S. A. Animal-vegetal asymmetries influence the earliest steps in retinal fate commitment in Xenopus. Dev. Biol. 212, 25-41 (1999).
- Yan, B., Moody, S. A. The competence of Xenopus blastomeres to produce neural and retinal progeny is repressed by two endo-mesoderm promoting pathways. Dev. Biol. 305, 103-119 (2007).
- Gallagher, B. C., Hainski, A. M., Moody, S. A. Autonomous differentiation of dorsal axial structures from an animal cap cleavage stage blastomere in Xenopus. Development. 112, 1103-1114 (1991).
- Hainski, A. M., Moody, S. A. Xenopus maternal mRNAs from a dorsal animal blastomere induce a secondary axis in host embryos. Development. 116, 347-3345 (1992).
- Godsave, S. F., Slack, J. M. Single cell analysis of mesoderm formation in the Xenopus embryo. Development. 111, 523-530 (1991).
- Hainski, A. M., Moody, S. A. An activin-like signal activates a dorsal-specifying RNA between the 8- and 16-cell stages of Xenopus. Dev. Genetics. 19, 210-221 (1996).
- Pandur, P. D., Moody, S. A. Multiple maternal influences on dorsal-ventral fate of Xenopus animal blastomeres. Dev. Dyn. 225, 581-587 (2002).
- Sive, H. L., Grainger, R. M., Harland, R. M. Early Development of Xenopus laevis. A Laboratory Manual. , (2000).
- Sullivan, S. A., Akers, L., Moody, S. A. foxD5a, a Xenopus winged helix gene, maintains an immature neural ectoderm via transcriptional repression that is dependent upon the C-terminal domain. Dev. Biol. 232, 439-457 (2001).
- Yan, B., Neilson, K. M., Moody, S. A. FoxD5 plays a critical upstream role in regulating neural fate and onset of differentiation. Dev. Biol. 329, 80-95 (2009).
- Vincent, J. -. P., Gerhart, J. C. Subcortical rotation in Xenopus eggs: an early step in embryonic axis specification. Dev. Biol. 123, 526-539 (1987).
- Peng, H. B. Appendix A: Solutions and Protocols. Methods in Cell Biology. 36, 657-662 (1991).
- Klein, S. L. The first cleavage furrow demarcates the dorsal-ventral axis in Xenopus embryos. Dev. Biol. 120, 299-304 (1987).
- Masho, R. Close correlation between the first cleavage plane and the body axis in early Xenopus embryos. Dev. Growth Diff. 32, 57-64 (1990).
