通过ERK介导的曲率反调节了肺上皮组织的分支形态发生
Tsuyoshi Hirashima1, Michiyuki Matsuda2
1Mechanobiology Institute, National University of Singapore, 5A Engineering Drive 1, Singapore 117411, Singapore; Department of Physiology, Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore, 2 Medical Drive MD9, Singapore 117593, Singapore; The Hakubi Center, Kyoto University, Yoshida-honmachi, Kyoto 606-8501, Japan; Graduate School of Biostudies, Kyoto University, Yoshidakone-cho, Kyoto 606-8501, Japan; Japan Science and Technology Agency, PRESTO, 4-1-8 Honchō, Kawaguchi 332-0012, Japan.
肺部分支形态发生依赖于一个反循环,其中组织曲率调节ERK活动,驱动细胞行为进行递归分支. 这种机械化学系统确保了器官的正常发育.
科学领域:
- 发展生物学 发展生物学
- 细胞生物学 细胞生物学
- 生物物理学的生物物理.
背景情况:
- 表皮组织变形驱动复杂的器官分支,如肺部发育中所见.
- 纤维细胞生长因子 (FGF) 信号传递对于肺部发育中的尖端分叉至关重要.
- 将FGF信号转化为递归分支的精确细胞机制尚不清楚.
研究的目的:
- 阐明控制肺部分支形态发生的机械化学调节系统.
- 确定细胞外信号调节激酶 (ERK) 在FGF介导的肺发育中的作用.
- 研究组织曲率与细胞信号传递之间的关系.
主要方法:
- 在小鼠肺部发育中的两光子活细胞成像.
- 机械扰动,以评估组织规模的曲率效应.
- 数学建模以验证拟议的监管机制.
主要成果:
- 组织曲率直接调节肺表皮中的ERK活性.
- ERK的激活局限于正曲线区域.
- ERK信号加快了角性活性聚合,减少了组织曲率,形成了负反循环.
结论:
- 组织曲率和ERK活动之间的负反循环协调了肺部的分支.
- 这种机械化学系统足以产生递归分支模式.
- 在表皮组织组织的自我组织模式中,ERK起到关键的调节作用.
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