通過在生長的植物葉子中的簡單擴散來建立形態(tài)發(fā)生素梯度

在9月5日發(fā)表在Biophysical Journal上的一篇文章中，日本岡崎綜合生物科學(xué)研究所和日本國家基礎(chǔ)生物學(xué)研究所的Kensuke Kawade副教授表明，轉(zhuǎn)錄共激活因子ANGUSTIFOLIA3(AN3)沿葉近端形成信號梯度。到遠(yuǎn)端軸以確定細(xì)胞增殖結(jié)構(gòu)域。特別地，通過實驗和理論方法，他們證明在生長組織中的純擴散足以解釋AN3梯度形成。這項工作提供了證據(jù)表明，基于擴散的形態(tài)發(fā)生模型在多細(xì)胞生物的發(fā)育模式中是可行的。

信號分子的空間梯度對于建立多細(xì)胞生物的發(fā)育模式至關(guān)重要。大約半個世紀(jì)前，研究人員提出了一種理論，即來自限制源的信號分子的純擴散可以解釋這種組織尺度梯度的建立(Crick，1970)。盡管這種基于擴散的模型在開發(fā)中占據(jù)突出地位，但主要在動物中進(jìn)行的定量研究尚未在多細(xì)胞組織中證明這種簡單的機制。

在生物物理學(xué)雜志上發(fā)表的一篇文章中，Oawb / NIBB的Kawade博士團隊與法國Jacques Monod研究所，日本立教大學(xué)和日本東京大學(xué)的科學(xué)家合作解決了長期存在的問題?；跀U散的形態(tài)發(fā)生素梯度形成模型。他們使用跨尺度FRAP(光漂白后熒光恢復(fù))測定法測量了通過胞間連絲(plasmodesmata)的分子運輸，胞質(zhì)連接是植物中直接連接相鄰細(xì)胞的獨特細(xì)胞通道。該分析揭示了擴散分子運輸?shù)纳镂锢硖匦酝ㄟ^plasmodesmata?；谶@種基于擴散的框架，他們證明了AN3梯度可以通過在發(fā)育中的葉原基中通過胞間連絲的純擴散過程來實現(xiàn)。因為AN3信號梯度對應(yīng)于細(xì)胞增殖結(jié)構(gòu)域，所以該研究可以解釋在葉發(fā)育期間如何調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖的空間和時間動態(tài)以及因此組織生長。

這些發(fā)現(xiàn)為理解擴散如何控制多細(xì)胞生物體中的發(fā)育模式提供了重要的一步。

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