尽管“噪声”和遗传变异，机械力呈“折纸”形状为“折纸”

时间：2022-04-08 14:25:03 来源：

日本riken生物系统动力学研究（BDR）的研究人员已经确定了一种新机制，帮助动物以精确和恒定的形式发展。

形状，形状和特征外观的再现性是我们开发的关键特征，因为它们的指令在我们的DNA中编码。然而，令人困惑的是，尽管因环境，物理和化学波动导致的遗传变异和发育“噪声”，但是如何实现这种重现性。果蝇最近的工作表明，胚胎中的“降噪”机制依赖于详细且高度可重复的遗传“蓝图”，具体指示下降到单细胞水平。

现在，在发表在发布的研究中，由yu-chiun王在Riken BDR领导的国际团队询问该蓝图是否足以解释发展一致性，或者是否通过替代噪声消除机制有所帮助。他们的研究结果表明了塑造胚胎的机械力的先前忽略的作用，因为它们结果是产生噪音的罪魁祸首以及确保精确的关键 - 真正的双刃剑！

在他们的工作中，该团队调查了一种称为果蝇胚胎中的头部沟槽的结构，其中胚胎的表面沿着折纸状的方式折叠。为了使这种折叠，细胞部署称为肌球蛋白的分子以施加缩短构成折叠的细胞的机械力。然而，令人惊讶的是，平均20％的细胞没有收到指示成为头部沟槽的一部分。事实证明，折叠折叠的地方的信息精确，但读取此信息的读数意外邋..结果，Myosin分布是高度可变的，导致蓝图信息和细胞行为之间存在差异。“这些结果非常令人困惑，因为几代发育生物学家敬畏遗传蓝图如何指导机器样本的发展，”王说。“

果蝇胚胎的折纸 - 头部沟槽 - 在早期（t1）和晚期（t2）时，在三个不同的鳞片中所示。缩短细胞（蜂窝尺度）的力在组织（组织刻度，左）上具有模糊分布，从中出现直流的“色带”而不是机械自组织（组织规模，右），反过来确保直折痕（右，胚胎刻度）。

要了解胚胎沿着直折叠的折叠，尽管这种“噪声”，研究人员在组织上更广泛地看着肌肌肌肌肌沿着平行于成型折痕的方向偏振。它们假设由肌球蛋白动力，电池膜彼此拉动，形成一种机械通信形式，允许拉直的色带状结构从随机膜收缩的模糊区域中出现。似乎这种肌球蛋白点缀丝带是显影头骨沟的折痕。

为了表明这确实如此，科学家们用巨大聚焦的激光束切割色带在少量细胞中灭活肌球蛋白。他们发现头部沟槽开发了一个扭结的扭结，表明折叠的直线度需要完整的收缩膜丝带。计算机仿真还证实，基于偏振收缩力的组织折叠确实可以克服收缩力中的噪音。

本研究的结论是动物形式的恒定需要不仅仅是遗传遗传和遗传网络的确定性过程，而且依赖于机械力的随机和紧急行为。“这项工作教导我们在生物学中的恒定不仅源于其监管复杂性，而且来自自我组织的独特噪音和自我纠正原则。这是发展生物学教科书的遗失章节，“王说。王还认为，通过相同的令牌，涉及生长，重组和变化细胞和组织形状的病理过程，例如肿瘤形成和癌症转移，还必须含有机械自组织的元素，以及众所周知的遗传因素。易感性。“头部沟槽是一个非常明显的结构，”他继续，“虽然在启动后一小时内形成并消失了。“上皮折纸”的这种神秘，美丽，但截二季度的结构继续令人欣喜若狂，并教导我们尚未理解动物发展的东西。“

参考：“组织尺度机械耦合减少了形态发生的噪声，以确保在上皮折叠期间的精确度”由Anthony S. Eritano，Claire L. Bromley，Antonio Bolea Albero，LucasSchütz，傅丽文，Michiko Takeda，Takashi Fukaya，Mustafa M. Sami， Tatsuo Shibata，Steffen Lemke和Yu-Chiun王，2020年3月12日，发展细胞.DOI：
10.1016 / j.devcel.2020.02.012

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