Science：提醒小鼠胚胎的发育时钟和从头细胞极化机制

2020年12月16日讯/BIOON/---在植入前发育的进程中，顶-内幕胞极性（apicobasal cell polarity）的树立是从万能性向多能性过渡的症结，从而引诱细胞向滋养外胚层（trophectoderm）分化。在小鼠胚胎中，这一事情被设定在8个细胞阶段产生，这一工夫遵守一种内涵的发育时钟，与胚胎年夜小或细胞周期停顿有关。虽然顶端区域（apical domain）的构成十分主要，但在小鼠和人类胚胎中，树立细胞极化和对这一事情停止工夫调控的分子机制在很年夜水平上依然是未知的。

在分歧的哺乳植物物种中，合子基因组激活（zygotic genome activation, ZGA）在退化上保守地产生在细胞极化树立之前。是以，在一项新的研讨中，来自英国剑桥年夜学、美国加州理工学院和中国清华年夜学的研讨人员假定合子转录调控细胞极化的工夫。

为了验证这一点，这些作者应用了剖析办法来改动合子转录本在细胞中的浓度，并评价这些变更对胚胎极化工夫的影响。他们还对124种合子表达的转录本停止了RNA搅扰（RNAi）挑选，以肯定对细胞极化至关主要的合子转录本的分子身份。最初，他们联合前沿的成像办法与生物物理建模，以说明他们判定出的合子转录本若何调理细胞极化的从头树立。相干研讨成果揭橥在2020年12月11日的Science期刊上，论文题目为“Developmental clock and mechanism of de novo polarization of the mouse embryo”。

顶端区域构成的分子机制和工夫调控，图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.abd2703。 小鼠胚胎中细胞极性的特色是呈现一个帽形的顶端区域。与这些作者提出的假说相分歧的是，合子转录本的添加或削减辨别加快或克制顶端区域的构成。他们的RNAi挑选发明了两种转录因子--转录因子AP-2γ（Tfap2c）和TEA构造域转录因子4（Tead4），这两个转录因子在调控细胞极化工夫方面起着冗余的感化。

Tfap2c和Tead4卵白都在ZGA后积聚，它们的表达降低使得极性卵白在四细胞阶段过早地锚定到顶端外表。但是，这些顶端卵白未能组装成扩展的顶端区域，而是变得超中间化，构成膜崛起。这标明，顶端区域的构成须要一个额定的前提。这些作者之前曾经描绘了Rho鸟苷三磷酸酶（GTPase）旌旗灯号，它调理肌动卵白的顶端定位，并在八细胞阶段阁下被激活，对细胞极性的树立十分主要。

在这项新的研讨中，这些作者发明Rho GTPase的过早激活与Tfap2c和Tead4的表达，过早地引诱出完好的顶端区域，从而招致滋养外胚层转录因子的过早表达，并招致细胞极化下流的形状产生事情。

经过联合定量成像测量和数学建模，这些作者发明，顶端区域的构成是由两个症结进程之间的静态互相感化驱动的：（i）卵白ezrin经过肌动卵白收集的协作招募和（ii）卵白ezrin在膜上的侧向挪动性。在这些互相感化的试验证据和生物物理模仿的根底上，他们证明Tfap2c和Tead4掌握ezrin的协作招募，而RhoA增进膜活动性。

细胞极化的工夫和机制在很年夜水平上依然未知。这些作者现在判定出小鼠胚胎中细胞极化的从头树立所必须的分子。这些研讨成果标明，ZGA在调理细胞极化的工夫方面发扬了直接感化。除了判定出足以树立细胞极化的症结分子外，他们还从生物物理学角度懂得了这些分子在哺乳植物胚胎中树立细胞极化的机制。（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

Meng Zhu et al. . Science, 2020, doi:10.1126/science.abd2703.