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Jose C. Pastor-Pareja研究组在Developmental Cell发表论文报道基膜影响BMP/TGFβ通路调控组织生长

2017年7月10日,清华大学生命科学学院José C. Pastor-Pareja研究组在《Developmental Cell》期刊上在线发表了题为“Basement membrane manipulation in Drosophila wing disc affects Dpp retention but not growth mechanorgulation”的研究论文,围绕基膜在发育过程中的作用进行了探索。

这篇论文工作在果蝇翅膀发育模型中展开;近五十年来,这一研究模型已成为生长调控和形态建成机制研究的经典体系。基膜是一种高度保守的细胞外基质蛋白聚合物,广泛存在于各种生物体的组织器官中。本文中,研究人员着手于基膜及其在组织器官中施加的机械力,探究了果蝇翅膀的生长发育是否因此受到影响,又是如何进行调控的。实验结果表明,基膜在翅膀生长调控中发挥着积极作用,但并不支持目前广泛认为的“细胞间的挤压力增长会减缓翅膀生长,并决定其最终大小”这一观点。

本论文作者马梦绮及其他成员均来自位于清华大学生命科学学院的组织形态发育实验室。在他们的实验结果中,基膜缺失影响了BMP/TGFβ信号通路的配体分子Dpp,削弱了通路活性,从而阻碍了其生长促进作用;这表明基膜的存在降低了 Dpp分子向器官外的“逃逸”。此结果揭示了基膜在维持组织器官生长环境方面的作用,同时也为BMP/TGFβ浓度梯度形成提供了新的研究思路,有助于在生物组织工程方面的医疗应用。

在过去十年以来,果蝇翅膀生长发育的“机械力调控模型”在这一研究领域引起了相当的重视;因为此前基于形态发生素浓度梯度所提出的模型已逐渐难以与实验证据相吻合。在本研究中,作者利用改变基膜组分可以引起果蝇幼虫翅原基剧烈形变这一实验方法,改变了组织内的机械力。结果发现,敲低基膜组分之一perlecan来增加组织内挤压力并未影响成虫翅膀大小;而当基膜缺失时,挤压力降低,成虫翅膀反而减小,一向被认为介导机械力调控生长的Hippo信号通路活性并未检测到明显变化。与此相反,基膜缺失导致了BMP/TGFβ信号通路的配体Dpp逃逸至体腔内而无法有效贮留于组织中。这些实验结果针对机械力调控在翅膀生长过程中的作用提出了质疑,同时发现了基膜具有将Dpp分子贮留在组织中而保证正常生长的功能。

本论文中报道的所有实验均由清华大学生命科学学院Jose C. Pastor-Pareja实验室完成。马梦绮(女,PTN项目博士生)为本文第一作者,曹雪雅(女,CLS项目博士生)和戴建莉(女,CLS项目博士生)共同参与了实验工作。该研究获得了国家自然科学基金委,清华大学自主科研项目,以及青年千人计划项目的经费支持。

左:基膜的存在保证了组织中Dpp分子的含量,从而促进生长。右:改变基膜造成组织内挤压力变化。

 

原文链接:

http://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(17)30460-4

http://joselab.life.tsinghua.edu.cn/

 

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