Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Первичная миграция зародышевых клеток

Миграция первичных половых клеток (PGC) - это процесс распределения первичных половых клеток по эмбриону во время эмбриогенеза .

Процесс [ править ]

Первичные половые клетки являются одними из первых клонов, которые устанавливаются в процессе развития [1], и они являются предшественниками гамет . [2] Считается, что сам процесс миграции первичных зародышевых клеток был консервативным, а не специфические механизмы внутри него, поскольку хемоаттракция и отталкивание, по-видимому, были заимствованы из клеток крови , нейронов и мезодермы . [1] Для большинства организмов миграция PGC начинается в задней части (задней части) эмбриона .

Этот процесс в большинстве случаев отличается от пролиферации PGC , за исключением млекопитающих, у которых оба процесса происходят одновременно. У большинства млекопитающих сначала происходит спецификация , затем миграция , а затем начинается процесс пролиферации в гонадах . [1] PGCs взаимодействуют с широким спектром типов клеток, когда они перемещаются от эпибласта к гонадам. [1] PGCs перемещаются пассивно (без потребности в энергии) с нижележащими соматическими клетками , пересекают эпителиальные барьеры и реагируют на сигналы из окружающей среды во время активной миграции. [3]Эпителий д. Пересекаться у многих видов во время миграции зародышевых клеток, и изменения адгезии наблюдаются в PGCs во время их выхода из энтодермы и во время инициации активной миграции. [3] Активная миграция происходит по мере продвижения PGC к развивающимся соматическим гонадам. [3] Эффективная миграция требует удлинения и полярности клеток . [1] Экологические указания необходимы для PGCs, чтобы инициировать и поддерживать их мобильность. [3] Активируются специфические молекулярные пути, придающие PGC подвижность. [2]

Функция [ править ]

Одна из функций миграции PGC - позволить им достичь гонад, где они продолжат формировать сперматозоиды или ооциты . [1] Тем не менее, считается, что эта миграция выполняет дополнительную функцию контроля качества PGC. [1] Миграция происходит на ранней стадии гаметогенеза, но PGCs могут содержать дефекты, которые могут иметь негативное влияние на более позднее развитие - генетические мутации могут быть приобретены из-за пролиферации в бластоцисте. [1] Это делается с помощью процесса отрицательного отбора - PGC, которые не могут завершить миграцию, удаляются, и предпочтение отдается тем, которые способны правильно реагировать на сигналы миграции. [1]PGC, которые способны мигрировать быстрее всех и достичь гонады, с большей вероятностью колонизируют ее и дают начало будущим гаметам. [2] PGC, которые уходят с маршрута или не достигают гонад, подвергаются запрограммированной гибели клеток ( апоптозу ). Считается, что каждый шаг после спецификации может функционировать как селективный механизм для обеспечения высочайшего качества половых клеток. [1] Селективные механизмы также могут быть важны для удаления PGC с аномальными эпигенетическими метками и при этом для сохранения зародышевой линии . [1]

Первичная миграция зародышевых клеток у беспозвоночных [ править ]

У Drosophila весь процесс миграции, по оценкам, занимает 10 часов. [4] Это начинается с образования PGCs; из-за того, что делящиеся ядра становятся окруженными клеточными мембранами , что происходит на заднем полюсе эмбриона . [5] Деление ядер прекращается, как только у них появляется клеточная мембрана. [3] Процесс транскрипции PGCs также считается активно подавленным после образования. [3]

У Drosophila миграция PGC начинается с пассивного движения вдоль дорсальной стороны эмбриона во время гаструляции . [4] Это сопровождается более пассивным движением из-за инвагинации заднего зачатка средней кишки , что приводит к PGCs в центре эмбриона , окруженным эпителиальными клетками , которые свернуты на себя. [4] Затем происходит разделение на две группы, левую и правую соответственно, поскольку они активно мигрируют латерально через эпителий, чтобы выйти из кишечника, чему способствует фактор роста фибробластов.(FGF) сигнализации и механизм отталкивание основе с использованием ферментов , кодируемых в Wunen гена . [3] [4] [6] За этим следует активное движение дорсально вдоль базальной стороны эмбриона. [4] Через направленной миграции - который требует нескольких генов , чтобы работать, будучи одной Колумбус (CLB) ген, который кодирует Drosophila HMG - CoA - редуктазы - в зародышевые клетки двигаться в направлении соматических гонад клеток - предшественников и ассоциированной с ними. [3] [6] Эти два связанных типа клеток затем мигрируют вместе кпереди., пока они не сливаются в эмбриональную гонаду на месте будущей зрелой гонады. [4]

Первичная миграция зародышевых клеток у позвоночных [ править ]

В развитии позвоночных место, где определяются первичные зародышевые клетки, и последующие пути миграции, которые они выбирают, различаются у разных видов. [1]

Курица [ править ]

Первоначально зародышевые клетки курицы специфицируются в области pellucida (одноклеточный толстый слой эпибласта, лежащий над субзародышевым пространством). [1] [7] После образования первичной полоски зародышевые клетки переносятся в зародышевую серповидную область. [1] В отличие от большинства модельных организмов, где миграция зародышевых клеток происходит преимущественно через эпителий кишечника, PGC курицы мигрируют через эпителий эмбриональных сосудов. [3] Как только они вышли из капиллярных сосудов, последняя стадия миграции проходит по дорсальной брыжейке к развивающейся гонаде. [1]

Мыши [ править ]

У мышей PGCs специфицируются в проксимальном эпибласте и впоследствии мигрируют через примитивную полоску к энтодерме . [3] PGCs затем внедряются в эпителий задней кишки и оттуда мигрируют в мезодерму через дорсальную брыжейку. [1] [3] Затем происходит двусторонняя миграция PGCs к развивающимся гребням гонад, которая следует паттерну, очень похожему на то, что обнаруживается у Drosophila. [1]

Данио [ править ]

PGC рыбок данио специфицируются в четырех разных местах в раннем эмбрионе посредством наследования зародышевой плазмы (смесь РНК и белка, часто связанная с митохондриями). [8] [3] Зародышевые клетки из этих четырех мест затем будут мигрировать дорсально после подавления G-белка rgs14a, который регулирует E-кадгерин . [1] Понижающая регуляция приведет к снижению адгезии клеток к клеткам, что позволяет зародышевым клеткам разделиться и начать процесс миграции. Затем миграция PGCs продолжается в направлении развивающихся сомитов 1-3. [9] Это движение координируется выражением химио-аттрактант SDF1A(фактор 1а стромального происхождения). [3] Окончательная миграция к развивающимся гонадам происходит через 13 часов после оплодотворения, после чего половые клетки сливаются с соматическими клетками-предшественниками гонад. [3] Весь процесс занимает около 24 часов. [3]

Неверность PGCs [ править ]

PGC описываются как специализированные клетки в раннем эмбриональном развитии , ответственные за достижение развивающихся гонад. [3] [9] Однако во время их миграции наблюдается неоднородность клеточного поведения из-за изменения клеточной морфологии с момента спецификации до колонизации. [3] К концу миграции PGC около 5% мигрирующих клеток остаются вне гонад и позже подвергаются апоптозу. [1]

Апоптотический путь во время миграционного периода происходит по внутреннему пути; тем не менее, удаление PGCs может быть безуспешным и привести к образованию опухоли, известной как тератомы , производные трех зародышевых листков . [1] [10] Мутации в Pten, CyclinD1, Dmrt1 и Dnd1 онкогены у мышей приводило к тестикулярной тератомы, и варианты , связанные с теми же опухолей в организме человека. [1] Опухоль ( новообразование ) из гоноцитов плода предполагает, что они неспособны поддерживать остановку пролиферации и устойчивость к дальнейшей дифференцировке. [1]

Даже в этом случае происхождение этих тератом может отличаться от PGCs, которые не могут мигрировать. [11] Опухоли внегонадных зародышевых клеток (GCT) развиваются из-за поражения вдоль средней линии тела до того, как мигрирующие PGCs перемещаются через заднюю кишку и медиальную брыжейку к гонадам. [3] Следовательно, человеческие GCT происходят из ранних эмбриональных стволовых клеток и зародышевой линии , и в отличие от большинства опухолей они редко имеют соматические мутации , а вместо этого управляются неудачным контролем их потенциала развития, что приводит к их репрограммированию. [3]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v Cantú, Andrea V .; Лэрд, Дайана Дж. (2017-10-01). «Прогресс паломника: поиск смысла в первичной миграции зародышевых клеток» . Исследования стволовых клеток . 24 : 181–187. DOI : 10.1016 / j.scr.2017.07.017 . ISSN  1873-5061 . PMC  5634928 . PMID  28754603 .
  2. ^ a b c Гримальди, Сесилия; Раз, Эрез (2020-04-01). «Миграция зародышевых клеток - вопросы эволюции и современное понимание» . Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 100 : 152–159. DOI : 10.1016 / j.semcdb.2019.11.015 . ISSN 1084-9521 . PMID 31864795 .  
  3. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s Barton, Lacy J .; Leblanc, Michelle G .; Леманн, Рут (2016-10-01). «В поисках пути: темы миграции зародышевых клеток» . Текущее мнение в клеточной биологии . 42 : 128–137. DOI : 10.1016 / j.ceb.2016.07.007 . ISSN 0955-0674 . PMC 5064876 . PMID 27484857 .   
  4. ^ Б с д е е Кофман, Кларк Р. (май 2003). «Миграция клеток и запрограммированная гибель зародышевых клеток дрозофилы» . Летопись Нью-Йоркской академии наук . 995 : 117–126. DOI : 10.1111 / j.1749-6632.2003.tb03215.x . ISSN 0077-8923 . PMID 12814944 . S2CID 12932131 .   
  5. ^ Сантос, Ана C .; Леманн, Рут (27.07.2004). «Спецификация и миграция зародышевых клеток у дрозофилы и за ее пределами» . Текущая биология . 14 (14): R578–589. DOI : 10.1016 / j.cub.2004.07.018 . ISSN 0960-9822 . PMID 15268881 . S2CID 17601027 .   
  6. ^ a b Монтелл, ди-джей (июнь 1999 г.). «Генетика миграции клеток в развитии Drosophila melanogaster и Caenorhabditis elegans» . Девелопмент (Кембридж, Англия) . 126 (14): 3035–3046. ISSN 0950-1991 . PMID 10375496 .  
  7. ^ Гилберт, Скотт (2000). Биология развития . Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates. С. 100–101. ISBN 0-87893-243-7.
  8. ^ Гримальди, Сесилия; Раз, Эрез (апрель 2020 г.). «Миграция зародышевых клеток - вопросы эволюции и современное понимание» . Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 100 : 152–159. DOI : 10.1016 / j.semcdb.2019.11.015 . PMID 31864795 . 
  9. ^ a b Ричардсон, Брайан Э .; Леманн, Рут (январь 2010 г.). «Механизмы, управляющие миграцией первичных зародышевых клеток: стратегии от разных организмов» . Обзоры природы Молекулярная клеточная биология . 11 (1): 37–49. DOI : 10.1038 / nrm2815 . ISSN 1471-0080 . PMC 4521894 . PMID 20027186 .   
  10. ^ Looijenga, Leendert HJ; Ван Агховен, Тон; Бирманн, Катарина (2013). «Развитие злокачественных половых клеток - гипотеза генной среды» . Международный журнал биологии развития . 57 (2–3–4): 241–253. DOI : 10,1387 / ijdb.130026ll . ISSN 0214-6282 . PMID 23784835 .  
  11. ^ Oosterhuis, J. Wolter; Looijenga, Leendert HJ (сентябрь 2019 г.). «Опухоли половых клеток человека с точки зрения развития» . Обзоры природы Рак . 19 (9): 522–537. DOI : 10.1038 / s41568-019-0178-9 . ISSN 1474-1768 . PMID 31413324 . S2CID 199551511 .