Первичная миграция зародышевых клеток - Primordial germ cell migration

Первичная миграция зародышевых клеток

Миграция первичных зародышевых клеток (PGC) это процесс распределения первичные половые клетки во всем эмбрионе во время эмбриогенез.

Процесс

Первичные зародышевые клетки - одни из первых клонов, которые находятся в стадии развития.[1] и они являются предшественниками гаметы.[2] Считается, что сам процесс миграции первичных зародышевых клеток был консервативным, а не определенные механизмы внутри него, поскольку химиотерапия и отталкивание, кажется, было заимствовано из кровяные клетки, нейроны, а мезодерма.[1] Для большинства организмов миграция PGC начинается в задней части (задней части) эмбрион.

Этот процесс в большинстве случаев отличается от PGC. распространение, за исключением млекопитающие в котором оба процесса происходят одновременно. У большинства млекопитающих Технические характеристики происходит первым, затем следует миграция, а затем начинается процесс распространения в гонады.[1] PGCs взаимодействуют с широким спектром типов клеток по мере их движения от эпибласт в половые железы.[1] PGC движутся пассивно (без потребности в энергии) с нижележащими соматические клетки, Пересекать эпителиальный барьеры и реагируют на сигналы из окружающей среды во время активной миграции.[3] У многих видов во время миграции зародышевых клеток эпителий должен пересекаться, и изменения в адгезия наблюдаются в PGC при выходе из энтодерма и во время начала активной миграции.[3] Активная миграция происходит по мере продвижения PGC к развивающейся соматической гонаде.[3] Для эффективной миграции требуется удлинение клеток и полярность.[1] Экологические подсказки необходимы для PGCs, чтобы инициировать и поддерживать их мобильность.[3] Активируются специфические молекулярные пути, придающие PGC подвижность.[2]

Функция

Одна из функций миграции PGC - позволить им достичь гонад, где они продолжат формироваться. сперма или же ооциты.[1] Тем не менее, дополнительная функция, которую эта миграция призвана выполнять, - это контроль качества PGC.[1] Миграция происходит на ранней стадии гаметогенеза, но PGC могут содержать дефекты, которые могут отрицательно влиять на последующее 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 могут правильно реагировать на сигналы миграции.[1] PGCs, которые способны мигрировать быстрее всех и достигать гонады, с большей вероятностью колонизируют ее и дают начало будущим гаметам.[2] PGC, которые отклоняются от маршрута или не достигают гонад, подвергаются запрограммированная гибель клеток (апоптоз ). 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 аномальным эпигенетические метки и при этом сохраняя зародышевый.[1]

Первичная миграция зародышевых клеток у беспозвоночных

В Дрозофила, по оценкам, весь процесс миграции займет 10 часов.[4] Он начинается с образования PGCs; от разделения ядра в окружении клеточные мембраны, возникающие на заднем полюсе эмбрион.[5] Разделение ядра прекращается, как только у них появляется клеточная мембрана.[3] PGC » транскрипция Считается, что процесс также активно подавляется после формирования.[3]

У Drosophila миграция PGC начинается с пассивного движения по спинной сторона эмбриона, во время гаструляция.[4] За этим следует более пассивное движение из-за инвагинации заднего прохода. средняя кишка primordium, что приводит к PGCs в центре эмбрион, окружен эпителиальные клетки которые были свернуты на себя.[4] Затем происходит разделение на две группы, левую и правую соответственно, поскольку они активно мигрируют. сбоку через эпителий выйти из кишечника, чему способствует фактор роста фибробластов (FGF) передача сигналов и основанный на отталкивании механизм с использованием ферменты закодировано Wunen ген.[3][4][6] Далее следует активное движение дорсально вдоль базальный сторона эмбриона.[4] Посредством направленной миграции, для которой для работы требуется несколько генов, один из которых - ген Колумба (clb), кодирующий дрозофилу. ГМГ-КоА редуктаза - в стволовые клетки двигаться к соматический гонадный клетки-предшественники и общаться с ними.[3][6] Эти два связанных типа клеток затем мигрируют вместе. спереди, пока они не сливаются в зародышевые гонады на месте будущего созревания гонады.[4]

Первичная миграция зародышевых клеток у позвоночных

В позвоночное животное Развитие, место, где определены первичные половые клетки, и последующие пути миграции, которые они выбирают, различаются у разных видов.[1]

Курица

Курица примордиальные половые клетки первоначально 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, у которых миграция зародышевых клеток происходит преимущественно через эпителий кишечника, PGC курицы мигрируют через эмбриональный сосудистый эпителий.[3] После того, как они вышли из капиллярных сосудов, последняя стадия миграции проходит по дорсальной брыжейке к развивающейся гонаде.[1]

мышей

В мышей, PGC указаны в проксимальном эпибласт а затем мигрировать через примитивная полоса навстречу энтодерма.[3] Затем PGC внедряются в эпителий задней кишки и оттуда мигрируют в направлении мезодерма через дорсальную брыжейку.[1][3] Затем происходит двусторонняя миграция PGC в развивающиеся гонадные гребни который следует схеме, очень похожей на обнаруженную у Drosophila.[1]

Данио

Данио PGCs определяются в четырех разных местах в раннем эмбрионе посредством наследования зародышевая плазма (смесь РНК и белка, часто связанного с митохондриями).[8][3] Половые клетки из этих четырех мест будут затем мигрировать дорсально после подавления регуляции rgs14a. G-белок который регулирует E-кадгерин.[1] Снижение регуляции приведет к снижению адгезии клеток к клеткам, что позволяет зародышевым клеткам разделиться и начать процесс миграции. Затем миграция PGC продолжается в направлении развивающихся сомиты 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

PGC описываются как выделенные клетки на ранних этапах эмбриональное развитие, ответственный за достижение развивающейся гонады.[3][9] Однако во время их миграции наблюдается неоднородность клеточного поведения из-за изменения клеточной морфологии от времени 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 через внутренний путь; тем не менее, удаление PGCs может быть неудачным и привести к образованию опухоли, известному как тератомы, производные трех ростковые отростки.[1][10] Мутации в Pten, CyclinD1, Dmrt1 и Dnd1 онкогены у мышей привело к тератомам яичек, а у людей варианты связаны с теми же опухолями.[1] Образование опухоли (новообразование ) от плода гоноциты предполагает, что они неспособны поддерживать остановку пролиферации и устойчивость к дальнейшей дифференцировке.[1]

Даже в этом случае происхождение этих тератом может отличаться от PGCs, неспособных мигрировать.[11] Экстрагонадаль опухоли половых клеток (GCT) развиваются из-за поражения по средней линии тела до того, как мигрирующие PGC проходят через заднюю кишку и медиальную брыжейку к гонадам.[3] Таким образом, человеческие GCT происходят из ранних стволовые клетки эмбриона и линия зародыша, и, в отличие от большинства опухолей, они редко имеют соматические мутации, но вместо этого они движимы неудачным контролем своего потенциала развития, что приводит к их перепрограммированию.[3]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v Канту, Андреа В .; Лэрд, Дайана Дж. (2017-10-01). «Прогресс паломника: поиск смысла в первичной миграции зародышевых клеток». Исследования стволовых клеток. 24: 181–187. Дои:10.1016 / j.scr.2017.07.017. ISSN  1873-5061. ЧВК  5634928. PMID  28754603.
  2. ^ а б c Гримальди, Сесилия; Раз, Эрез (2020-04-01). «Миграция зародышевых клеток - вопросы эволюции и текущее понимание». Семинары по клеточной биологии и биологии развития. 100: 152–159. Дои:10.1016 / j.semcdb.2019.11.015. ISSN  1084-9521. PMID  31864795.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s Бартон, Лейси Дж .; Leblanc, Michelle G .; Леманн, Рут (2016-10-01). «В поисках пути: темы миграции зародышевых клеток». Текущее мнение в области клеточной биологии. 42: 128–137. Дои:10.1016 / j.ceb.2016.07.007. ISSN  0955-0674. ЧВК  5064876. PMID  27484857.
  4. ^ а б c d е ж Коффман, Кларк Р. (май 2003 г.). «Миграция клеток и запрограммированная гибель половых клеток дрозофилы». Летопись Нью-Йоркской академии наук. 995: 117–126. Дои:10.1111 / j.1749-6632.2003.tb03215.x. ISSN  0077-8923. PMID  12814944. S2CID  12932131.
  5. ^ Сантос, Ана К .; Леманн, Рут (27.07.2004). «Спецификация и миграция зародышевых клеток у дрозофилы и за ее пределами». Текущая биология. 14 (14): R578–589. Дои:10.1016 / j.cub.2004.07.018. ISSN  0960-9822. PMID  15268881. S2CID  17601027.
  6. ^ а б Монтелл, Д. Дж. (Июнь 1999 г.). «Генетика миграции клеток в развитии Drosophila melanogaster и Caenorhabditis elegans». Разработка (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 текущее понимание». Семинары по клеточной биологии и биологии развития. 100: 152–159. Дои:10.1016 / j.semcdb.2019.11.015. PMID  31864795.
  9. ^ а б 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. Дои:10.1038 / nrm2815. ISSN  1471-0080. ЧВК  4521894. PMID  20027186.
  10. ^ Looijenga, Leendert H.J .; Ван Агховен, Тон; Бирманн, Катарина (2013). «Развитие злокачественных половых клеток - гипотеза генной среды». Международный журнал биологии развития. 57 (2–3–4): 241–253. Дои:10.1387 / ijdb.130026ll. ISSN  0214-6282. PMID  23784835.
  11. ^ Oosterhuis, J. Wolter; Лойенга, Леендерт Х. Дж. (Сентябрь 2019 г.). «Опухоли половых клеток человека с точки зрения развития». Обзоры природы Рак. 19 (9): 522–537. Дои:10.1038 / s41568-019-0178-9. ISSN  1474-1768. PMID  31413324. S2CID  199551511.