Cell：重大进展！揭示一种新的细胞侧向抑制机制

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Cell：重大进展！揭示一种新的细胞侧向抑制机制
; F) P# M* v8 A! F) \% n4 o- r来源：本站原创 2019-02-22 23:45
- x& {. ^7 y; y5 ]9 z* u7 I2019年2月22日讯/生物谷BIOON/---“贏家通吃，输家站一边（The winner takes it all, the loser standing small）”---这不仅在著名的ABBA歌曲中如此，在动物发育中也是如此。一组细胞通常在一开始时都是一样的。但是随后，一个细胞对它的邻近细胞施加影响，发出阻止它们分化的抑制性信号。最终，“获胜的”细胞不同于它的邻近细胞。到目前为止，已知负责这种侧向抑制（lateral inhibition）的唯一信号机制是Notch-Delta信号通路。& G" }; N) A' P0 Z* X$ _3 p5 g
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图片来自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.01.019。( |3 F+ {$ A- j- u$ l, g
如今，在一项新的研究中，来自奥地利科学技术研究所的Carl-Philipp Heisenberg教授和博士后研究员Peng Xia描述了一种新的侧向抑制机制。在斑马鱼卵巢卵泡中，包围着卵母细胞的膜中的颗粒层细胞（granulosa cell）并不使用Notch-Delta信号通路进行侧向抑制，但是在机械上进行竞争---获胜的细胞生长得更快并通过在机械上压缩邻近的细胞来抑制它们的生长，因而成为唯一的卵孔前体细胞（micropyle precursor cell, MPC），即随后在卵子受精中起重要作用的细胞。相关研究结果于2019年2月14日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Lateral Inhibition in Cell Specification Mediated by Mechanical Signals Modulating TAZ Activity”。
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$ `5 [  I9 ?( G; Q最大的细胞对它的邻近细胞进行压缩来抑制TAZ信号
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颗粒层细胞包围着斑马鱼卵子。在这个细胞群体中的一个细胞变得明显不同；它比所有其他的细胞大得多---这就是卵孔前体细胞（MPC）。Heisenberg和Xia着手了解MPC细胞如何在所有可能采用这种命运的颗粒层细胞中分化出来。
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早期实验表明在发育过程的大多数情况下负责侧向抑制的Notch-Delta信号通路并不参与MPC细胞特化过程。然而，MPC细胞的生长和对邻近细胞进行压缩的方式使得这些研究人员开展进一步的实验：他们决定测试这种对空间的争夺是否起作用。& q4 _5 H% y: _) S( }% N+ ?$ o, @
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通过实验设置，这些研究人员测量了这种正在发育的组织中的张力，结果发现MPC细胞明显对它的邻近细胞进行压缩。他们随后移除MPC细胞以便观察当它缺失时会发生什么。
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在正常情形下，随着MPC细胞的产生，一种对机械刺激作出反应的称为YAP/TAZ通路的信号通路在MPC细胞中是有活性的，然而，它在邻近细胞中具有较低的活性。一旦这些研究人员移除MPC细胞，TAZ蛋白再次在邻近细胞中变得有活性。这些邻近细胞彼此之间开始再次相互竞争：一个细胞变得越来越大，赢得了竞争而成为新的MPC细胞。Xia说道，“这模拟了我们在斑马鱼卵子发育时观察到的自然过程。当我们移除MPC细胞时，另一个细胞将再次通过快速增长并对它的邻近细胞进行压缩而发挥着它的作用。在MPC的产生过程中，侧向抑制不是通过Notch通路而是通过控制TAZ蛋白活性的机械信号介导的。”
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8 F) g# P* J4 P1 e) c卵孔通过卵壳形成允许受精的隧道
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7 p. R! e) x! |, }Xia和Heisenberg也发现了MPC细胞变得如此之大的原因。MPC细胞中的TAZ信号不仅触发细胞生长，而且还导致MPC细胞周围的胞外基质沉积，这接着通过整合素粘附受体促进MPC细胞中的TAZ活性。这种正反馈循环最终导致MPC细胞中的TAZ过度活化和这个细胞的快速增长。! u$ Z4 f- ?- x% K% V8 Q
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MPC细胞的大尺寸对于它在未来通过卵母细胞周围的卵壳形成隧道的功能至关重要，精子能够通过这个隧道到达卵母细胞进行受精。在发生TAZ突变的斑马鱼中，MPC细胞不能正常产生。斑马鱼卵子要么不会产生这个隧道，要么形成异常的隧道而不允许精子进入它们---因此这些卵子不会受精，这就解答了为什么这种斑马鱼品系不能生育的问题。（生物谷 Bioon.com）
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参考资料：
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1 S3 R' c( i9 M/ S/ qPeng Xia et al. Lateral Inhibition in Cell Specification Mediated by Mechanical Signals Modulating TAZ Activity. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.01.019.