Morphogenetic mechanisms regulating directed cell migration required to form the vertebrate posterior body
调节形成脊椎动物后体所需的定向细胞迁移的形态发生机制
基本信息
- 批准号:9982378
- 负责人:
- 金额:$ 33.23万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2008
- 资助国家:美国
- 起止时间:2008-07-01 至 2021-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AdoptedAnteriorBiological AssayBiological ModelsCell ProliferationCellsClustered Regularly Interspaced Short Palindromic RepeatsComplexCongenital AbnormalityDevelopmentDown-RegulationEmbryoEmbryo DeathsFailureGene ExpressionGoalsGrowthHomeobox GenesIndividualLeadMeasuresMesodermMesoderm CellMovementMuscleNeural tubeNeuronsPopulationProcessRegulator GenesResolutionSomitesSpinal CordSystemTestingTimeTransgenic OrganismsZebrafishbasecell motilitycell typecellular imagingdirectional cellepithelial to mesenchymal transitionhigh resolution imagingin vivoin vivo imaginginnovationinsightloss of functionmigrationmutantnovelpreventprogenitorrelating to nervous systemrhosomitogenesisstem cells
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Much of the vertebrate embryonic body forms from a recently discovered neuromesodermal progenitor cell
population located at the most posterior end of the early embryo, in a region called the Progenitor Zone (PZ).
The PZ gradually releases mesodermal cells that populate the somites (primarily muscle) as well as the neural
cells that form the spinal cord, until the complete anterior-posterior axis of the embryo has been established.
While the mechanisms controlling the differentiation of the neuromesodermal cells are increasingly
understood, how these cells regulate the completion of the epithelial to mesenchymal transition (EMT) and
directional migration from the PZ into the body largely remains a mystery, yet this process is essential for the
embryo to form its anterior-posterior axis correctly.
Based on our analysis of a zebrafish mutant that specifically disrupts the migration of mesodermal cells from
the PZ, we have identified a unique set of PZ-expressed Progenitor Cytoskeletal Regulatory Genes (PCRGs) that
we propose must be down-regulated for cells to complete the EMT and migrate from the PZ into the
presomitic mesoderm (PSM). Using a novel explant assay we recently developed that allows in vivo imaging of
the migrating cells at very high resolution, in Aim 1 we will determine how the PCRGs are used to regulate the
directional movement of cells into the PSM using a combination of gain and loss of function studies, as well as
examining how the PCRGs control Rho activity.
In Aim 2 we will determine how the posterior hox genes, which through unknown mechanisms control the
orderly movement of cells from the PZ into the embryonic body, specifically regulate cell movements using
our novel explant system to examine directional cell migration and protrusive activity of the hox-expressing
cells. We will test the hypothesis that the hox genes act to sustain the expression of the PCRGs, and thereby
regulate the timing of cell entry into the PSM.
Collectively, these studies will examine the premise that the migration of cells from the PZ into the PSM is
regulated by the action of the PCRGs and posterior hox genes, which acting together control the orderly
anteriorward migration of newly differentiating mesodermal cells, thus allowing the vertebrate embryonic
body to form with remarkable fidelity. With the ease of making transgenic lines that allow temporally
controlled expression of the PCRGs and hox genes as well as CRISPR mutant lines, combined with our
innovative explant system for high resolution imaging, zebrafish is an excellent system for understanding the
mechanisms that control the early formation of the vertebrate body.
项目概要
大部分脊椎动物胚胎体是由最近发现的神经中胚层祖细胞形成的
群体位于早期胚胎的最后端,位于称为祖细胞区(PZ)的区域。
PZ 逐渐释放中胚层细胞,这些细胞填充体节(主要是肌肉)以及神经细胞
形成脊髓的细胞,直到胚胎完整的前后轴建立。
虽然控制神经中胚层细胞分化的机制越来越多
了解这些细胞如何调节上皮间质转化(EMT)的完成以及
从 PZ 到体内的定向迁移在很大程度上仍然是一个谜,但这个过程对于
胚胎正确形成其前后轴。
基于我们对斑马鱼突变体的分析,该突变体特异性破坏中胚层细胞的迁移
PZ,我们鉴定了一组独特的 PZ 表达的祖细胞骨架调节基因 (PCRG),
我们建议必须下调细胞才能完成 EMT 并从 PZ 迁移到
前体中胚层(PSM)。使用我们最近开发的一种新型外植体测定法,可以对
以非常高分辨率观察迁移细胞,在目标 1 中,我们将确定如何使用 PCRG 来调节
使用功能获得和丧失研究的组合,将细胞定向移动到 PSM 中,以及
检查 PCRG 如何控制 Rho 活性。
在目标 2 中,我们将确定后 hox 基因如何通过未知机制控制
细胞从 PZ 有序运动到胚胎体内,通过以下方式特异性调节细胞运动
我们的新型外植体系统用于检查定向细胞迁移和表达 hox 的突出活性
细胞。我们将检验 hox 基因维持 PCRG 表达的假设,从而
调节细胞进入 PSM 的时间。
总的来说,这些研究将检验以下前提:细胞从 PZ 迁移到 PSM 的过程是
受 PCRG 和后 hox 基因的作用调节,它们共同作用控制着有序的
新分化的中胚层细胞向前迁移,从而允许脊椎动物胚胎
身体以非凡的保真度成形。易于制作转基因品系,允许暂时
PCRGs 和 hox 基因以及 CRISPR 突变系的受控表达,结合我们的
用于高分辨率成像的创新外植体系统,斑马鱼是了解
控制脊椎动物体早期形成的机制。
项目成果
期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A novel cold-sensitive mutant of ntla reveals temporal roles of brachyury in zebrafish.
ntla 的一种新型冷敏感突变体揭示了斑马鱼中 brachyury 的时间作用。
- DOI:
- 发表时间:2016-08
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kimelman; David
- 通讯作者:David
Anterior-posterior patterning in early development: three strategies.
早期发育的前后模式:三种策略。
- DOI:
- 发表时间:2012-03
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kimelman, David;Martin, Benjamin L
- 通讯作者:Martin, Benjamin L
Restricted expression of cdc25a in the tailbud is essential for formation of the zebrafish posterior body.
尾芽中 cdc25a 的限制性表达对于斑马鱼后体的形成至关重要。
- DOI:
- 发表时间:2014-02-15
- 期刊:
- 影响因子:10.5
- 作者:Bouldin, Cortney M;Snelson, Corey D;Farr 3rd, Gist H;Kimelman, David
- 通讯作者:Kimelman, David
Cdc25 and the importance of G2 control: insights from developmental biology.
Cdc25 和 G2 控制的重要性:来自发育生物学的见解。
- DOI:
- 发表时间:2014
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Bouldin, Cortney M;Kimelman, David
- 通讯作者:Kimelman, David
Dual fucci: a new transgenic line for studying the cell cycle from embryos to adults.
Dual fucci:一种新的转基因系,用于研究从胚胎到成体的细胞周期。
- DOI:10.1089/zeb.2014.0986
- 发表时间:2014-04-04
- 期刊:
- 影响因子:2
- 作者:C. Bouldin;D. Kimelman
- 通讯作者:D. Kimelman
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