Сила простоты: Эмбрионы морского ежа, как<em> В Vivo</em> Развивающие модели для изучения сложных Cell-к-Cell Signaling сетевых взаимодействий

Генные регуляторные сети (GRNs) и пути передачи сигналов устанавливают пространственную и временную экспрессию генов во время эмбрионального развития, которые используются для создания плана взрослого животного тела. Cell-к-клетке пути передачи сигналов являются важными компонентами этих регуляторных сетей, предоставляя средства, с помощью которых клетки взаимодействуют. Эти клеточные взаимодействия установить и уточнить экспрессию регуляторных генов и дифференцировки в и среди различных территорий во время эмбриогенеза ^{1, 2.} Взаимодействие между секретируемых внеклеточных модуляторов (лиганды, антагонисты), рецепторов и ко-рецепторов контролируют деятельность путей передачи сигнала. Ассортимент внутриклеточных молекул трансдуцирует эти входы, приводящие к изменению экспрессии генов, деление, и / или формы клетки. В то время как многие из ключевых молекул, используемых при внеклеточных и внутриклеточных уровней в основных путей являютсяИзвестно, что это неполное знание обусловлено в значительной степени сложности отдельных сигнальных путей. Кроме того, различные сигнальные пути часто взаимодействуют друг с другом либо положительно , либо отрицательно на внеклеточный, внутриклеточный и транскрипционные уровни ^{3, 4, 5, 6.} Важно отметить, что основные компоненты путей передачи сигнала являются высоко консервативными у всех видов многоклеточных, и, что примечательно, большинство основных сигнальных путей , часто выполняют сходные функции развития у многих видов при сравнении организмов от тесно связанной с фил , в частности , ^{7, 8, 9, 10, 11.}

Изучение сигнализации в процессе развития является сложной задачей в любом организме, и тамнесколько серьезных проблем в изучении сигнальных путей в большинстве моделей вторичноротые (позвоночных, беспозвоночных хордовых, полухордовых и иглокожих): 1) У позвоночных существует большое число возможных лиганда и рецептора / со-модуляторов взаимодействий, внутриклеточные молекулы трансдукции, а также потенциальные взаимодействия между различными сигнальными путями из – за сложности генома ^{12, 13, 14;} 2) Комплекс морфологии и морфогенетические движения у позвоночных часто делают его более трудным для интерпретации функциональных взаимодействий внутри и среди путей передачи сигнала; 3) Анализы в большинстве не-иглокожих видов беспозвоночных вторичноротые модели ограничены короткими окнами беременности, за исключением некоторых видов оболочников ^{15, 16.}

эмбрионе морского ежа имеет несколько из указанных выше ограничений , и предлагает множество уникальных качеств для выполнения детального анализа путей передачи сигнала в естественных условиях. К ним относятся следующие: 1) Относительная простота морского ежа генома значительно уменьшает количество возможных лигандов, рецепторов / корецептором и внутриклеточной молекулы трансдукции взаимодействиях ^17; 2) GRNs контролирующие спецификации и кучность стрельбы из зародышевых листков и основных эмбриональных осей хорошо установлены в морских ежей эмбрионов, помогая в понимании нормативного контекста клеток / территории приема сигналов ^{18, 19;} 3) Многие пути передачи сигналов могут быть изучены между ранними спайности и гаструлы , когда эмбрионы состоят из одного многослойного эпителия, морфология которых легче анализировать; 4) Молекулы связаныd сигнальных путей в морских ежей легко манипулировать; 5) Многие морские ежи Gravid от 10 до 11 месяцев в год (например , Strongylocentrotus purpuratus и Lytechinus variegatus).

Здесь мы представляем метод системно и эффективно характеризуют компоненты сигнальных путей, которые определяют и модели территорий, в морских ежей эмбрионов, чтобы проиллюстрировать преимущества, которые несколько беспозвоночные модельные системы предлагают в изучении сложных молекулярных механизмов.