O Poder da Simplicidade: Sea Urchin embriões Na Vivo Modelos de desenvolvimento para estudar células de células-complexo de sinalização de rede Interações

redes de genes reguladores (GRNs) e vias de transdução de sinal estabelecer a expressão espacial e temporal dos genes durante o desenvolvimento embrionário que são usados ​​para construir o plano de adulto corpo do animal. Célula-a-célula vias de transdução de sinal são componentes essenciais destas redes reguladoras, que proporciona os meios pelos quais as células comunicam. Estas interacções celulares estabelecer e aperfeiçoar a expressão de genes reguladores e diferenciação dentro e entre os vários territórios durante a embriogênese ^{1, 2.} Interações entre os moduladores secretadas extracelulares (ligantes, antagonistas), receptores e co-receptores controlar as atividades de vias de transdução de sinal. Uma variedade de moléculas intracelulares transduz estas entradas resultando na expressão alterada do gene, divisão, e / ou a forma de uma célula. Enquanto muitas das moléculas-chave utilizadas nos níveis extracelulares e intracelulares nas vias principais sãoconhecido, é um conhecimento incompleto, devido em grande parte à complexidade das vias de sinalização individuais. Além disso, diferentes vias de sinalização, muitas vezes interagem uns com os outros, positivamente ou negativamente na extracelular, intracelular, e os níveis de transcrição ^{de 3, 4, 5, 6.} É importante ressaltar que os principais componentes de vias de transdução de sinal são altamente conservadas em todas as espécies de metazoários, e, curiosamente, a maioria das principais vias de sinalização, muitas vezes executar funções de desenvolvimento semelhantes em muitas espécies quando se comparam os organismos de filos intimamente relacionados, em especial, ^{7, 8, 9, 10, 11.}

O estudo da sinalização durante o desenvolvimento é uma tarefa difícil em qualquer organismo, e hávários desafios significativos para estudar vias de sinalização na maioria dos modelos deuterostomia (vertebrados, cordados invertebrados, hemichordates, e equinodermes): 1) Em vertebrados há um grande número de possíveis ligandos e as interacções receptor / co-moduladores, moléculas de transdução intracelular, bem como potenciais interacções entre diferentes vias de sinalização, devido à complexidade do genoma de ^{12, 13, 14;} 2) A morfologia complexa e movimentos morfogenéticos em vertebrados muitas vezes tornam mais difíceis de interpretar as interações funcionais em e entre vias de transdução de sinal; 3) As análises na maioria dos não-equinodermos espécie modelo de invertebrados deuterostomia são limitados por janelas curtas de gravidity com exceção de algumas espécies de tunicados ^{15, 16.}

oouriço-do-mar embrião tem algumas das limitações acima mencionadas e oferece muitas qualidades únicas para a realização de uma análise detalhada das vias de transdução de sinal in vivo. Estes incluem o seguinte: 1) A relativa simplicidade do genoma do ouriço-do-mar reduz significativamente o número de possíveis do ligando, do receptor / co-receptor e molécula de transdução intracelular interacções ^17; 2) Os GRNs que controlam a memória descritiva e modelação das camadas germinativas e grandes eixos embrionários são bem estabelecida em embriões de ouriço-do-mar, auxiliando na compreensão do contexto regulamentar da célula / território receber os sinais ^{18, 19;} 3) Muitas vias de transdução de sinal podem ser estudadas entre as fases de clivagem e de gástrula inicial quando embriões consistem de um único epitélio em camadas cuja morfologia é mais fácil de analisar; 4) As moléculas envolvemd nas vias de sinalização nas ouriços do mar são facilmente manipulados; 5) Muitas ouriços do mar estão grávidas de 10 a 11 meses por ano (por exemplo, Strongylocentrotus purpuratus e Lytechinus variegatus).

Aqui, apresentamos um método para caracterizar de forma sistemática e eficiente componentes das vias de sinalização que especificam e territórios padrão em embriões de ouriço-do-mar para ilustrar as vantagens que vários sistemas modelo de invertebrados oferecem no estudo dos mecanismos moleculares complexas.