De kracht van eenvoud: Sea Urchin Embryo's als<em> In Vivo</em> Developmental Modellen voor het bestuderen van complexe Cell-to-cell signaling Network Interactions

Gen regulerende netwerken (GRNs) en signaaltransductiewegen stellen de ruimtelijke en temporele expressie van genen tijdens de embryonale ontwikkeling die worden gebruikt om het volwassen dier lichaam kunnen samenstellen. Cel-tot-cel signaaloverdracht zijn essentiële componenten van deze regulerende netwerken die het mogelijk maakt waarbij cellen communiceren. Deze cellulaire interacties vast te stellen en verfijnen van de expressie van de regelgevende en differentiatie genen in en tussen de verschillende gebieden tijdens de embryogenese ^{1, 2.} Interacties tussen uitgescheiden extracellulaire modulatoren (liganden, antagonisten), receptoren en co-receptoren controle over de activiteiten van signaaltransductieroutes. Een assortiment van intracellulaire moleculen transduceert deze ingangen resulteert in veranderde genexpressie, delen en / of vorm van een cel. Hoewel veel van de sleutelfactoren die de extracellulaire en intracellulaire niveaus in grote pathwaybekend is, is een onvolledige kennis grotendeels te danken aan de complexiteit van afzonderlijke signaalpaden. Bovendien hebben verschillende signaalwegen vaak met elkaar positief of negatief in de extracellulaire intracellulaire en transcriptionele niveau ^{3, 4, 5, 6.} Belangrijk is dat de kerncomponenten van signaaltransductiewegen sterk geconserveerd in alle metazoan soort en, opmerkelijk meeste grote signaalwegen voeren vaak dezelfde ontwikkelingsfunctie in vele species bij vergelijking organismen van nauw verwante phyla name ^{7, 8, 9, 10, 11.}

De studie van signalering tijdens de ontwikkeling is een enorme taak in elk organisme, en erzijn verscheidene belangrijke uitdagingen voor het bestuderen signaalwegen meeste nieuwmondigen modellen (gewervelde, ongewervelde chordates, hemichordaten en stekelhuidigen): 1) In vertebraten er grote aantallen mogelijke ligand en receptor / co-modulator interacties intracellulaire transductie moleculen, alsmede mogelijke interacties tussen verschillende signaalwegen vanwege de complexiteit van het genoom ^{12, 13, 14;} 2) Het complex morfologie en morfogenetische mutaties in gewervelden vaak moeilijker om functionele interacties in en tussen signaaltransductieroutes interpreteren; 3) Analyses in de meeste niet-echinoderm invertebrate nieuwmondigen model soorten worden beperkt door korte vensters van graviditeit met uitzondering van enkele soorten manteldier ^{15, 16.}

Dezeeëgel embryo enkele van de hierboven genoemde beperkingen en biedt een uitstekende eigenschappen voor het uitvoeren van een gedetailleerde analyse van signaaltransductie in vivo. Deze omvatten het volgende: 1) De relatieve eenvoud van de zee-egel genoom vermindert het aantal mogelijke ligand, receptor / coreceptor en intracellulaire transductie molecuul interacties ^17; 2) De GRNs besturen van de specificatie en patroonvorming van de kiem lagen en grote embryonale assen zijn goed ingeburgerd in zeeëgel embryo, hulp bij het begrijpen van de regulerende context van de cel / gebied ontvangen van de signalen ^{18, 19;} 3) Vele signaaltransductieroutes kunnen worden onderzocht tussen splitsing en vroege stadia, gastrula embryo uit één gelaagde epitheel waarvan de morfologie gemakkelijker te analyseren; 4) De moleculen omvattend in signaalwegen in de zee-egels zijn gemakkelijk te manipuleren; 5) Veel zee-egels zijn gravid gedurende 10 tot 11 maanden per jaar (bv Strongylocentrotus purpuratus en Lytechinus variegatus).

Hier presenteren we een methode om systematisch en doeltreffend karakteriseren componenten van de signaalroutes die aangeven en patroon gebieden zeeegel's naar de voordelen die verschillende ongewervelde modelsystemen bieden in de studie van complexe moleculaire mechanismen illustreren.