La forza della semplicità: Sea Urchin embrioni<em> In Vivo</em> Modelli di sviluppo per lo studio delle cellule cellula-Complex segnalazione di rete Interazioni

reti gene regolatore (GRN) e vie di trasduzione del segnale stabiliscono l'espressione spaziale e temporale dei geni durante lo sviluppo embrionale, che vengono utilizzati per costruire il piano di adulti corpo animale. Cell-a-cella trasduzione del segnale sono componenti essenziali di queste reti di regolazione, fornendo i mezzi con cui le cellule comunicano. Queste interazioni cellulari stabilire e perfezionare l'espressione di geni regolatori e differenziazione nei e tra i diversi territori durante l'embriogenesi ^{1, 2.} Le interazioni tra i modulatori secreti extracellulari (ligandi, antagonisti), recettori, e co-recettori controllano le attività delle vie di trasduzione del segnale. Un assortimento di molecole intracellulari transduces questi ingressi conseguente alterata espressione genica, divisione, e / o la forma di una cellula. Mentre molte delle molecole chiave utilizzati ai livelli extracellulari e intracellulari nelle principali vie sononoto, è una conoscenza incompleta dovuto in gran parte alla complessità delle vie di segnalazione individuali. Inoltre, diverse vie di segnalazione spesso interagiscono tra loro positivamente o negativamente al extracellulare, intracellulare e livelli trascrizionali ^{3, 4, 5, 6.} È importante sottolineare che i componenti di base delle vie di trasduzione del segnale sono altamente conservati in tutte le specie metazoi, e, straordinariamente, la maggior parte delle vie di segnalazione spesso svolgono funzioni di sviluppo simili in molte specie quando si confrontano gli organismi da phyla strettamente correlati, in particolare ^{7, 8, 9, 10, 11.}

Lo studio di segnalazione durante lo sviluppo è un compito arduo in qualsiasi organismo, e cisono diverse sfide significative per studiare percorsi di segnalazione nella maggior parte dei modelli deuterostomi (vertebrati, cordati invertebrati, hemichordata, ed echinodermi): 1) Nei vertebrati ci sono un gran numero di possibili ligando e recettore / co-modulatore, molecole di trasduzione intracellulare, così come potenziali interazioni tra diverse vie di segnalazione a causa della complessità del genoma ^{12, 13, 14;} 2) La morfologia complessa e movimenti morfogenetici nei vertebrati spesso rendono più difficile interpretare le interazioni funzionali e tra le vie di trasduzione del segnale; 3) Analisi in maggior parte delle specie modello invertebrato deuterostomi non echinoderma sono limitate da brevi finestre gravidity con l'eccezione di alcune specie tunicate ^{15, 16.}

Ilriccio di mare embrione ha alcune delle limitazioni di cui sopra ed offre molte qualità uniche per l'esecuzione di un'analisi dettagliata delle vie di trasduzione del segnale in vivo. Questi sono i seguenti: 1) La relativa semplicità del genoma riccio riduce significativamente il numero di possibili ligando, recettore / co-recettore e molecola di trasduzione intracellulare interazioni ^17; 2) I GRN che controllano la specifica e patterning degli strati germinali e le principali assi embrionali sono ben stabiliti in embrioni di riccio di mare, aiutando la comprensione del contesto normativo della cella / territorio, che riceve i segnali ^{18, 19;} 3) Molti vie di trasduzione del segnale possono essere studiati tra gli stadi scissione e gastrula quando gli embrioni sono costituiti da un singolo strato dell'epitelio la cui morfologia è più facile da analizzare; 4) Le molecole comportanod in vie di segnalazione nei ricci di mare sono facilmente manipolati; 5) Molti ricci di mare sono gravide per 10 a 11 mesi l'anno (ad esempio Strongylocentrotus purpuratus e Lytechinus variegatus).

Qui, vi presentiamo un metodo per caratterizzare in modo sistematico ed efficiente componenti delle vie di segnalazione che specificano e territori del modello negli embrioni di riccio di mare per illustrare i vantaggi che diversi sistemi modello invertebrati offrono nello studio dei meccanismi molecolari complessi.