Mechanisms and developmental functions of cytoplasmic flows in early embryogenesis

早期胚胎发生中细胞质流动的机制和发育功能

基本信息

  • 批准号:
    10796050
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-20 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

ABSTRACT The goal of the parent grant is to elucidate the role of cytoplasmic flows in early embryogenesis. For this work, confocal microscopy plays a crucial role. We currently own a Leica SP8 microscope, but the microscope is 9 years old and it shows signs of decline. A new more reliable and improved microscope, which takes advantage of recent progress in detection technologies, will be needed for our work to remain competitive. Thus, we are requesting funds to purchase a Leica Stellaris. Our microscope is used about 16 hours/day during the weekdays and about 6 hours/day during weekends. All our projects are centered on live imaging and require high sensitivity, highlighting the importance of having a microscope with the most up-to-date detectors. We do multi-color imaging and generate many transgenic lines which express probes across the entire visible spectrum, thus we need 6 laser lines. We also perform optogenetic and Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP) experiments which justify the need for a laser scanning system and a specialized software from Leica. A new microscope would be crucial to achieve the goals of the parent grant, which are outlined below. The integration of biochemical and mechanical signals is an important and ubiquitous feature of biological systems. During embryonic development, this integration is required for complex tissue organization and function. We have shown that in the early, pre-blastoderm stages of Drosophila embryogenesis the cell cycle oscillator and actomyosin contractility control nuclear positioning. At the core of this mechanism are cytoplasmic flows that are initiated by cortical contractions. These, in turn, are linked spatiotemporally to the oscillation of mitotic Cyclin-dependent kinase 1 (Cdk1) and protein phosphatase 1 (PP1). These flows transport nuclei and are responsible for their accurate positioning across the embryo. The goal of this proposal is to build on these findings and to understand more deeply the mechanisms and developmental functions of cytoplasmic flows. We will take three approaches to address these fundamental questions. 1. We will build a biophysical model that captures the coupling of biochemical and mechanical signals and the effective physical properties of the cytoplasm. The coupling between the cytoskeleton and the cytosol will be modeled by a two-fluid model: an active contractile gel and a viscous cytosol. 2. We will use genetic and optogenetics approaches to alter cortical contractility as well as transgenic approaches to change the geometry of the embryo and a novel setup to control temperature. These experiments will provide insight on the molecular mechanisms underlying the generation and the properties of cytoplasmic flows. 3. We will test whether cytoplasmic flows play a role in the formation of morphogen gradients. Specifically, we will use quantitative imaging and mathematical modeling to determine whether cytoplasmic flows affect the formation of the anterior-posterior gradient of Bicoid morphogen in the syncytial Drosophila embryo. Taken together these studies will provide a new paradigm for the integration of biochemical and mechanical signals that is likely to have general relevance for other developmental systems.
抽象的 父授予的目的是阐明细胞质流在早期胚胎发生中的作用。对于这项工作, 共聚焦显微镜起着至关重要的作用。我们目前拥有Leica SP8显微镜,但显微镜为9 年龄,显示出衰落的迹象。一个更可靠和改进的显微镜,它利用了优势 在检测技术的最新进展中,我们的工作将需要保持竞争力。因此,我们是 请求资金购买Leica Stellaris。我们的显微镜在工作日每天使用大约16个小时 在周末大约6个小时/天。我们所有的项目都以实时成像为中心,需要高灵敏度, 强调具有最新检测器的显微镜的重要性。我们进行多色成像 并生成许多转基因线,这些系在整个可见光谱上表达探针,因此我们需要6 激光线。我们还进行光漂白(FRAP)实验后进行光遗传学和荧光恢复 这证明了对激光扫描系统的需求和Leica的专业软件。一个新的显微镜 对于实现父赠款的目标至关重要,这是在下面概述的。 生化和机械信号的整合是生物学的重要且无处不在的特征 系统。在胚胎开发过程中,复杂的组织组织和 功能。我们已经表明,在果蝇胚胎发生的早期,前芽剂阶段,细胞周期 振荡器和肌动球蛋白收缩力控制核定位。这种机制的核心是细胞质 皮质收缩引发的流动。这些反过 有丝分裂细胞周期蛋白依赖性激酶1(CDK1)和蛋白磷酸酶1(PP1)。这些流动核和 负责它们在整个胚胎上的准确定位。该提议的目的是建立在这些基础上 发现并更深入地了解细胞质流的机制和发育功能。我们 将采用三种方法来解决这些基本问题。 1。我们将建立一个生物物理模型 捕获生化和机械信号的耦合以及 细胞质。细胞骨架和细胞质之间的耦合将通过两流体模型建模: 活性收缩凝胶和粘性细胞质。 2。我们将使用遗传和光遗传学方法来改变皮质 收缩力以及转基因方法改变胚胎的几何形状和一种新颖的设置以控制 温度。这些实验将提供有关生成的分子机制的见解 以及细胞质流的特性。 3。我们将测试细胞质流是否在形成中起作用 形态学梯度。具体而言,我们将使用定量成像和数学建模来确定 细胞质流是否影响双形形态学前后梯度的形成 果蝇果蝇胚胎。总之,这些研究将为整合提供一个新的范式 可能与其他发育系统具有一般相关性的生化和机械信号。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Morphogenetic Roles of Hydrostatic Pressure in Animal Development.
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Stefano Di Talia其他文献

Stefano Di Talia的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Stefano Di Talia', 18)}}的其他基金

Mechanisms and developmental functions of cytoplasmic flows in early embryogenesis
早期胚胎发生中细胞质流动的机制和发育功能
  • 批准号:
    10297436
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
Mechanisms and developmental functions of cytoplasmic flows in early embryogenesis
早期胚胎发生中细胞质流动的机制和发育功能
  • 批准号:
    10491186
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
LIVE IMAGING OF BONE REGENERATION IN ZEBRAFISH
斑马鱼骨再生的实时成像
  • 批准号:
    10543896
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
LIVE IMAGING OF BONE REGENERATION IN ZEBRAFISH
斑马鱼骨再生的实时成像
  • 批准号:
    10549315
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
LIVE IMAGING OF BONE REGENERATION IN ZEBRAFISH
斑马鱼骨再生的实时成像
  • 批准号:
    10324550
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
LIVE IMAGING OF BONE REGENERATION IN ZEBRAFISH
斑马鱼骨再生的实时成像
  • 批准号:
    10754310
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
LIVE IMAGING OF BONE REGENERATION IN ZEBRAFISH
斑马鱼骨再生的实时成像
  • 批准号:
    10414209
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
Time-keeping mechanisms of embryonic cell cycles
胚胎细胞周期的计时机制
  • 批准号:
    9287251
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
Time-keeping mechanisms of embryonic cell cycles
胚胎细胞周期的计时机制
  • 批准号:
    10603282
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
Time-keeping Mechanisms in Drosophila Embryonic Development
果蝇胚胎发育的计时机制
  • 批准号:
    8839511
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:

相似国自然基金

由actomyosin介导的集体性细胞迁移对唇腭裂发生的影响的研究
  • 批准号:
    82360313
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
丙酮酸激酶催化肌动球蛋白磷酸化调控肉嫩度的分子机制
  • 批准号:
    32372263
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
鱼糜肌动球蛋白的增效转化及其氧化控制分子机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于Pickering纳米乳液脂质诱导肌动球蛋白凝胶的空间位阻效应及其机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于Pickering纳米乳液脂质诱导肌动球蛋白凝胶的空间位阻效应及其机制
  • 批准号:
    32172242
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Actin gating of crosstalk between Rho GTPases in cell migration
细胞迁移中 Rho GTP 酶之间串扰的肌动蛋白门控
  • 批准号:
    10736927
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
Cytoskeleton-mediated regulation of insulin secretion hot spots in pancreatic beta cells
细胞骨架介导的胰腺β细胞胰岛素分泌热点的调节
  • 批准号:
    10679903
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
Regulation of Cell Cycle progression by the nuclear envelope
核膜对细胞周期进程的调节
  • 批准号:
    10659597
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
Regulation of Overall Cell Numbers During Epithelial Tissue Homeostasis and Pathogenesis
上皮组织稳态和发病机制中总细胞数量的调节
  • 批准号:
    10621985
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
Control of epithelial morphology and bioenergetics by Toll receptors during dynamic tissue remodeling
动态组织重塑过程中 Toll 受体对上皮形态和生物能的控制
  • 批准号:
    10737093
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 20.6万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了