Revealing how cytoskeletal dynamics form the early mammalian embryo
揭示细胞骨架动力学如何形成早期哺乳动物胚胎
基本信息
- 批准号:10117399
- 负责人:
- 金额:$ 51.4万
- 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:2021-04-01 至 2026-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:ActinsAddressApicalAutomobile DrivingCell CommunicationCell Differentiation processCell LineageCell NucleusCell PolarityCell SeparationCell divisionCellsCytokeratin filamentsDataDevelopmentElementsEmbryoEventF-ActinFetusFilamentFutureGoalsImageImplantInheritedInner Cell MassIntermediate FilamentsInterphaseKeratinLengthMammalian CellMeasurementMechanicsMicrotubulesMitosisModelingMolecularMolecular ChaperonesMovementMusNonmammalian EmbryoNuclearOrganismPARD6A genePatternPlacentaPregnancyProcessProteinsRoleSpecific qualifier valueTestingTimeTo specifyUterusWorkbasebiophysical propertiesbiophysical techniquesblastocystcell cortexcell typedaughter cellembryo cellembryo stage 2genetic risk factorimaging approachin vivomechanical forcemolecular asymmetrymolecular dynamicsmouse developmentoverexpressionpreimplantationprematurescaffoldsegregationtranscription factor
项目摘要
SUMMARY
Revealing the key events that specify the first differentiated cell lineages during mammalian development is key
to understand how the early embryo is organized to implant in the uterus and establish a pregnancy. The first
mammalian cell lineages comprise the pluripotent inner cell mass (ICM) that will form the fetus, and the outer
trophectoderm that will form the placenta. Yet, the mechanisms explaining how these lineages differentiate are
unclear. In many non-mammalian embryos, asymmetrically inherited cell-fate determinants specify lineage fate,
yet similar mechanisms are thought to be absent during early mammalian development.
We have established live-imaging approaches to study cell and molecular dynamics during early mouse
development. Recently, we identified a new role for intermediate filaments assembled by keratins in lineage
specification. Our studies reveal that keratin filaments are asymmetrically inherited precisely during the cell
divisions that physically segregate the future ICM and trophectoderm. Moreover, the inheritance of these
filaments by the outer daughter cells helps to specify their trophectoderm identity and promote their maturation.
Thus, our main hypothesis is that keratin filaments function as a new form of asymmetrically inherited factor
specifying the first trophectoderm cells during development. To test this, we will reveal the mechanisms by which
keratins become asymmetrically inherited (Aim 1) and can bias cell fate (Aim 2).
We will first test how interactions with proteins present at the apical cell cortex, and the dynamics of the filaments
inside the cell, control their asymmetric inheritance by outer cells during cell division. We will then determine how
keratins can regulate key aspects of cell mechanics and polarity to control the distribution of the key transcription
factors that specify trophectoderm fate.
In summary, in this proposal we will address a fundamental open question about the specification of the first
differentiated cell lineages during mammalian development, and unveil some of the first functions of keratin
intermediated filaments during early mammalian development, which unlike those of other cytoskeletal elements
like microtubules and actin, remain largely unknown.
概括
揭示指定在哺乳动物发育过程中指定第一个分化细胞谱系的关键事件是关键
了解如何组织早期胚胎在子宫中植入并建立怀孕。第一个
哺乳动物细胞谱系包括将形成胎儿的多能内部细胞质量(ICM),外部
将形成胎盘的滋养剂。然而,解释了这些谱系分化的机制
不清楚。在许多非哺乳动物胚胎中,非对称遗传的细胞命令决定因素指定谱系命运,
然而,在哺乳动物早期发育期间,人们认为类似的机制被认为存在。
我们已经建立了在早期小鼠期间研究细胞和分子动力学的实影现象方法
发展。最近,我们确定了角蛋白在谱系中组装的中间细丝的新作用
规格。我们的研究表明,角蛋白丝是在细胞中精确地遗传的
物理隔离未来的ICM和滋养剂的分裂。而且,这些的继承
外部子细胞的细丝有助于指定其滋养外的身份并促进其成熟。
因此,我们的主要假设是角蛋白丝是一种不对称因素的新形式
在发育过程中指定第一个滋养外胚层细胞。为了测试这一点,我们将揭示该机制
角蛋白成为不对称的遗传(AIM 1),并且会偏向细胞的命运(AIM 2)。
我们将首先测试与蛋白质在顶端细胞皮质处存在的相互作用以及细丝的动力学
在细胞内部,控制细胞分裂期间外细胞的不对称遗传。然后,我们将确定如何
角蛋白可以调节细胞力学和极性的关键方面,以控制关键转录的分布
指定滋养剂命运的因素。
总而言之,在此提案中,我们将解决有关第一个规范的基本公开问题
哺乳动物发育过程中分化的细胞谱系,并揭示角蛋白的一些第一功能
哺乳动物早期发育过程中的介导的细丝,这与其他细胞骨架元素不同
像微管和肌动蛋白一样,在很大程度上仍然未知。
项目成果
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