조나균류 제한

Zona limitans intrathalamica

조나 한계선(ZLI)은 척추동물 전뇌(인간 대뇌와 유사함)에서 혈통 제한 구획이자 1차 발달 경계로, 이는 태음부(등뇌관이라고도 한다)와 프리탈하부(발견관절) 사이의 신호 중심 및 제한적 경계 역할을 한다.

ZLI에서 신호하는 소닉 고슴도치(shh)는 뇌전(diencephalon)의 발달에 결정적이며,[1] 뇌전(dialphon)은 쇄골(thalamus), 전골(pretectectum), 전골(fore tegmental) 구조로 발전한다.[2]ZLI는 프리탈라무스, 탈라무스와 함께 뇌중간영역(MDT)을 구성한다.[3]

생선의 전뇌 구조는 3-4일(경계 묘사를 더 잘하기 위해 중간뇌로부터 프레지텀이 있음), 쉿 표현은 빨간색으로 표시되며, 프탈하무스와 탈하무 사이의 회전 연장은 ZLI를 묘사한다.

디스커버리

복제 세포가 이동할 수 없는 세포 혈통 제한 경계는 무척추동물에서 처음 발견되었는데, 여기서 각 구획의 다양한 Hox 유전자의 발현이 드로필라 멜라노가스터 성체에서 관찰 가능한 부분의 분화를 부여한다.유사한 구조가 발달한 척추동물 뇌에서 발견되었다.후뇌에서 배아를 아래로 확장하는 롬보메레스는 명확한 경계를 포함하고 있으며, 각각 체내 구조물의 분화에 필요한 다양한 Hox 유전자를 표현하고 있다.다른 세포 혈통 제한 경계를 찾기 위해 뇌의 더 많은 전위 영역을 조사했으며, 다중 잠재적 경계는 계속 연구되고 있다(발달 경계 참조).[4]

초파리의 Hox 유전자의 배치로 인해 분절기의 차등발전을 위한 연구

이 구획들이 주변 조직에 화학적으로 영향을 미치는 영역인 국부 신호 센터로서 중요성은 처음에는 여러 구획에서 Hox 유전자의 차등 발현을 관찰함으로써, 둘째는 돌연변이 D. 멜라노가스터와 그에 상응하는 표현(물리적) 변화를 관찰함으로써 규명되었다.[4]

ZLI는 이 병아리에서 탐험과 혈통 라벨링 실험을 통해 처음 발견되었다.탐색적 실험에서, 병아리의 ZLI, 프리탈라무스, 그리고 티라무스가 될 지역의 세포들은 제거되어 분리된 문화로 배치되었다; 세포들은 계속 자라나 그들의 정체성을 유지했다. (ZLI는 쉿, 반면에 프리탈라무스와 탈라무스는 그렇지 않았다.)문화에서 탈라믹과 프리탈라믹 유전자 표지의 부족에 의해 ZLI의 필요성과 그에 상응하는 쉿 표현이 증명되었다(신호화 참조).[5]이 실험들은 ZLI를 신호 센터로 확인했다.혈통 라벨링 실험에서, 세포는 유전적으로 표시되었고, 그래서 라벨이 부착된 세포가 복제될 때마다 그 자손도 표시되었다.개발 중인 ZLI와 그 자손에 표시된 세포는 그 구역으로 제한되어 있었다.이러한 실험은 ZLI를 세포선 제한 경계로 입증했다.[6]

경계뿐만 아니라 ZLI는 쉿 표현의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 별도의 세포 혈통 제한 경계를 가진 구획이기도 하다.ZLI의 중요성은 발달 중 프로센스팔론(telencephalon, diencephalon)으로 알려진 전뇌의 다른 부위에서 쉿의 외시적 표현으로 다시 한번 확인되어 탈라믹 운명을 유도하는 ZLI와 같은 부위로 유도되었다.[7]

개발경계

척추동물과 무척추동물이 모두 발달하는 동안 신체의 적절한 분화를 위해 세포 혈통 제한 경계와 신호 센터가 형성된다.ZLI에서 나오는 화학적 신호는 종종 이러한 경계와 구획에서 농도 구배를 통해 방출되며(화학물질은 근원에 훨씬 더 높은 농도에 있다) 측면 지역에 정체성을 부여한다.이러한 측면 부위에서 다르게 표현되는 다른 유전자는 적절한 분화를 보장하는데 도움이 된다(신호화 참조).

발달하는 뇌의 주요 구조: 프로센스팔론(전뇌)은 텔렌지팔론과 디엔지팔론으로 구성되며, 메스팔론은 중뇌, 롬방팔론은 후뇌로 구성된다.

많은 발달 경계가 연구되어 왔는데, 전뇌 내에서만 확인된 세포 혈통 제한 경계가 등측과 복측 텔렌팔론을 나누는 완장-하측경계(PSB), ZLI의 후측인 대뇌-중뇌경계(DMB), ZLI이다.ZLI는 각 롬보메르와 마찬가지로 전·후부 영역에서 디엔팔론의 정체를 혼동하는 독립된 구획의 역할을 한다.다른 개발 경계는 세포 라인 제한 경계 역할을 하지만 신호 중심은 아닌 반면, 다른 경계는 세포가 이동할 수 있는 중심과 중심 사이의 신호를 보내고 있다.세포 혈통 제한 경계와 뇌의 구획이 발견되었음에도 불구하고, 연구된 많은 지역들이 부분적인 경계로 반증되었다.이러한 영역은 신호 중심으로서 잠재력을 가지고 있으며, 이는 이웃 조직의 발전에 영향을 미친다.[4]

이러한 경계는 뇌의 다른 영역에 큰 영향을 미친다: ZLI의 위치는 인접 영역의 크기뿐만 아니라 텔렌지팔론의 크기에도 영향을 미친다.ZLI의 후방 이동은 더 많은 세포가 텔렌지팔론에 할당될 수 있도록 한다.뇌와 신체 전체의 다른 발달 경계도 마찬가지인데, 특정 기능에 일정량의 조직을 할당하는 책임이 있는 경계의 변화는 성인 구조에 급격한 변화를 가져온다.이러한 경계는 적절한 분화를 위해 매우 중요하다.

포메이션

초기 축 패터닝

배아는 위식 후 완전히 분화되지 않고 신체의 적절한 분화를 시작하기 위해 많은 다른 단서들을 필요로 한다.상단(배아의 등측면 지붕판)과 하단(배경면 바닥판, 복측면)은 이러한 첫 번째 단계에서 중요한 역할을 한다: 각 단계들은 도르소뇌 신경 패터닝을 위해 글로벌 신호(배아 전체에 걸쳐 신호)를 통해 작용한다.도르소벤트 축의 개발이 완료된 후, 발전하는 뇌에서 더 많은 국부적 신호가 발생한다: 중간 뇌-힌드브레인 경계(MHB), 롬보메레스, 그리고 세포보스테리어 조직의 ZLI 보조와 같은 발달 경계.[5]

쉬표현의 등장

도르소벤트럴 패터닝이 시작된 직후, 쉿은 배아의 기저판(하단)을 따라 표현되는데, 이는 "신경관의 발화, 성장과 증식의 촉진, 시상하부의 형성"에 기능한다.[8]배아가 계속 발달함에 따라 ZLI의 쉬 표현 특성은 뒤틀리게 확장되어 결국 제브라피쉬에서 약 22개 소마이트(개발된 롬보메르의 수) 또는 하루 미만으로 줄지어 가는 쐐기를 형성한다.쉬의 표현은 기저판으로부터 뒤틀리게 확장되지만, ZLI는 기저판이나 중피조직 없이도 형성할 수 있다.쉿은 dlx2와 fezl anterly, IRX3와 dbx1a와 협력하는데, 이는 각각 prethalamus와 thalamus에서 발현되는 유전자다.[3]

ZLI는 또한 형성 ZLI에서 쉬의 표현이 관찰되기 전에도 관찰할 수 있는 미치광이 프린지(lfng)가 부족한 것이 특징이다.이는 세포가 ZLI에서 유도하기 전에 ZLI 형성을 위해 운명 지어졌으며, 형성 중과 형성 후 구획의 특성임을 나타낸다. Lfng는 ZLI가 될 지역에서 매우 일찍(가식 직후) 표현되지만, 곧이어 lfng-expressing cell의 이동을 통해 표현력이 후퇴하여 발전하는 ZLI의 lfng-free 쐐기 특성을 형성한다. 쉿 표현은 몇 시간 후에야 어설프게 확장된다.[5]

포지셔닝

ZLI의 형성과 위치에 영향을 미치는 요인들은 광범위하게 연구되고 있지만 여전히 논쟁의 여지가 있다.다른 동물 모델들 간의 차이는 특히 병아리/유래 동물 모델과 제브라피쉬 사이에서 유전적 경로의 해설을 더욱 복잡하게 만든다.

Wnt(날개가 없는 가족) 유전자는 모든 동물 시스템에서 직간접적으로 ZLI의 개발에 중요하다.구배 양극화를 통해 안테로포스테리어 축을 패터링하는 데 Wnt 유전자의 역할과 함께 Wnt8b는 ZLI 자체 내에서 표현되며 쉬 표현의 등측 움직임을 안내하는 데 도움이 될 수 있다.[9]Wnt 양극화 구배는 ZLI-패터링 유전자 IRX3와 SIX3의 유도와 연관되어 있으며, 이는 각각 ZLI와 후방 및 전방으로 경계를 이루고 있다.그러나 이러한 유전자들은 제브라피쉬에서 ZLI 형성에 필수적이지 않은 것으로 나타났으며 다른 모델에서 재평가되었다.[1][3]

ZLI의 사양에는 배아의 복측 조직(전치판 및 후두판 또는 신경계피세포 조직)도 포함될 수 있다(그림 참조).이 조직들 사이의 상호작용은 등운동을 가능하게 하는 lfng의 발현불황의 원인이 될 수 있다. 쉬 발현.[10]각각 SIX3와 IRX3의 표현으로 특징지어지는 특정한 프리크로달과 후각판은 유전자 자체보다 ZLI의 위치에 더 큰 영향을 미칠 수 있다.[5]전골판(prechrodal plate)은 후골판(epichrodal plate)을 후방으로 하여 텔렌스팔론과 접한다.

제브라피쉬에서 수행된 ZLI 형성에 대한 연구는 ZLI 위치 지정에서 OTX2와 IRX1의 중요성을 밝혀냈다.OTX2 표현은 시력 처리를 담당하는 발육 시신경을 특징으로 한다.표현은 전방으로 뻗어 나가 ZLI에서 날카롭게 끝나는데, 쉬가 표현되는 선을 따라 높은 표현으로 끝난다.[11]ZLI가 형성되기 전에 OTX2]는 전뇌에 걸쳐 보편적으로 표현되며, Putative ZLI의 위치로 후퇴하기 시작한다.OTX2]표현이 억제된 실험에서는 쉬표현의 등변운동과 ZLI형성이 나타나지 않았다.[3]조류와 포유류에서 IRX3와 유사한 Irx1은 ZLI의 후방으로 표현된다.연구는 OTX2가 ZLI를 전방으로 긍정적으로 제한하는 반면(OTX2가 아닌 곳에서는 Shh를 표현할 수 없음), 'IRX1은 ZLI를 후방적으로 제한한다는 것을 제시했다.[3] 중간 뇌-힌드뇌 경계(MHB)의 패터링을 담당하는 Fgf 유전자를 포함하여 뇌의 분화에 중요한 다른 유전자가 ZLI의 위치에 관여했다.[9]

ZLI에서 쉬 시그널링의 역할에 대한 연구는 표현력이 부족한 돌연변이는 디엔팔론 부족을 포함한 발달적 결손이 많기 때문에 여러 해 동안 연구하기가 어려웠다.[12]앞서 설명한 탐색적 및 혈통 라벨링 실험은 이러한 조직의 분화에서 쉬와 다른 유전자의 역할을 설명하는데 도움을 주었다.좀 더 최근에, 쥐 쉿;Gli3 이중 돌연변이는 ZLI 대신에 Fgf8과 Wnt의 고리가 있는 확대된 뇌엽을 가지고 있는 것으로 밝혀졌는데, 이는 Shi와 ZLI에서 이러한 유전자들 사이의 복잡한 상호작용을 나타낸다.[13]이것은 또한 다른 패터닝 단서들이 쉿과 Gli3가 없는 경우 ZLI에서 Fgf8과 Wnt 신호 도메인을 설정할 수 있음을 나타낸다.

ZLI 분해 후 분화

선조체 세포의 분화 후(아직 완전히 결정되지 않은 정확한 단계에서) ZLI와 그 혈통 제한이 사라지면서 세포가 이전 경계와 등뼈와 복측 탈라미를 넘어 하나의 기능 단위로 병합할 수 있게 되는데, 이는 세포와 쇼핑에 표시를 한 복제 비경쟁적 레트로바이러스 실험에서 알 수 있다.뇌엽 전체에 걸쳐서 그들의 이주를 축하했다.[9]

신호

ZLI 설정 후 ssh는 탈라믹과 프리탈라믹 마커인 gbx2와 dlx2/nkx2.1의 표현을 각각 유도하는 것으로 나타났다.이러한 미분유도는 시상하부의 IRX3와 같은 유전자의 발현에 기인할 가능성이 가장 높은데, ectopic 표현 실험 결과, 일반적으로 발달하는 시상하부에 표현되는 IRX3가 ZLI보다 앞에 표현되면, 발달하는 프리탈라무스가 정체성을 변화시킨다는 것이 밝혀졌다.[10]이 유전자들이 능력을 부여하는데 도움을 준다는 것에 주목하라.

탈라믹 및 프리탈라믹 마커와 협력하는 ZLI로부터의 신호는 세포가 태라무스의 핵 특성으로 조립되는 맨틀 영역으로 세포 후(신경생성자)의 이동을 보장한다.이 핵들은 시상하부에서 피질로의 정보 전달의 메커니즘이다.시상하부 자체는 매우 다양하며, 각각의 핵은 그것이 연결되는 뇌의 영역에 따라 뚜렷한 형태와 생리학을 가지고 있다.이러한 차이는 일단 두 가지가 합쳐지고 성장 및 분화를 완료하면 서로 다른 여러 가지 기능과 분리된 기능을 가진 단일 구조를 허용하는 쇄골과 프리탈라무스의 미분 유전자 발현에서 비롯된다고 생각된다.[9]따라서 ZLI의 Shi와 bHLH 인자 Her6 (Homologo to HES1) 사이의 기능적 상호작용이 시상하부 내의 뉴런 정체성을 결정한다.프리탈라무스와 로스트랄 탈라무스의 6개 양성세포는 GABAergic 억제 신경세포로 분화되는 반면, 그녀의 음세포는 글루타마테라믹 릴레이 신경세포가 된다.두 셀 유형은 개발 프로그램을 시작하기 위한 트리거로서 쉬 신호에 의존한다.[14]

참조

  1. ^ a b Scholpp S, Lumsden A (Aug 2010). "Building a bridal chamber: development of the thalamus". Trends Neurosci. 33 (8): 373–380. doi:10.1016/j.tins.2010.05.003. PMC 2954313. PMID 20541814.
  2. ^ Garcia-Lopez R, Vieira C, Echevarria D, Martinez S (2004). "Fate map of the diencephalon and the zona limitans at 10-somites stage in chick embryos". Developmental Biology. 268 (2): 514–530. doi:10.1016/j.ydbio.2003.12.038. PMID 15063186.
  3. ^ a b c d e Scholpp S, Foucher I, Staudt N, Peukert D, Lumsden A, Houart C (2007). "Otx1l, Otx2, and Irx1b establish and position the ZLI in the diencephalon". Development. 134 (17): 3167–3176. doi:10.1242/dev.001461. PMC 7116068. PMID 17670791.
  4. ^ a b c Kiecker C, Lumsden A (2005). "Compartments and their boundaries in vertebrate brain development". Nature Reviews Neuroscience. 6 (7): 553–564. doi:10.1038/nrn1702. PMID 15959467.
  5. ^ a b c d Guinazu MF, Chambers D, Lumsden A, Kiecker C (2007). "Tissue interactions in the developing chick diencephalon". Neural Development. 2 (25): 1–15. doi:10.1186/1749-8104-2-25. PMC 2217525. PMID 17999760.
  6. ^ Zeltser LM, Larsen CW, Lumsden A (2001). "A new developmental compartment in the forebrain regulated by Lunatic fringe". Nature Neuroscience. 4 (7): 683–684. doi:10.1038/89455. PMID 11426219.
  7. ^ Puelles L, Rubenstein JL (1993). "Expression patterns of homeobox and other putative regulatory genes in the embryonic mouse forebrain suggests a neuromeric organization". Trends in Neurosciences. 16 (11): 472–479. doi:10.1016/0166-2236(93)90080-6. PMID 7507621.
  8. ^ Scholpp S, Wolf O, Brand M, Lumsden A (2005). "Hedgehog signaling from the zona limitans intrathalamica orchestrates patterning of the zebrafish diencephalon". Development. 133 (5): 855–864. doi:10.1242/dev.02248. PMID 16452095.
  9. ^ a b c d Lim Y, Golden JA (2007). "Patterning the developing diencephalon". Brain Research Reviews. 53 (1): 17–26. doi:10.1016/j.brainresrev.2006.06.004. PMID 16876871.
  10. ^ a b Vieira C, Garda AL, Shimamura K, Martinez S (2005). "Thalamic development induced by Shh in the chick embryo". Developmental Biology. 284 (2): 351–363. doi:10.1016/j.ydbio.2005.05.031. PMID 16026780.
  11. ^ Ba-Charvet KT, von Boxberg Y, Guazzi S, Boncinelli E, Godement P (1998). "A potential role for the OTX2 homeoprotein in creating early 'highways' for axon extension in the rostral brain". Development. 125 (21): 4273–4282. PMID 9753681.
  12. ^ Hashimoto-Torii K, Motoyama J, Hui CC, Kuroiwa A, Nakafuku M, Shimamura K (2003). "Differential activities of Sonic hedgehog mediated by Gli transcription factors define distinct neuronal subtypes in the dorsal thalamus". Mechanisms of Development. 120 (10): 1097–1111. doi:10.1016/j.mod.2003.09.001. PMID 14568100.
  13. ^ Rash, BG; Grove, EA (15 November 2011). "Shh and Gli3 regulate formation of the telencephalic-diencephalic junction and suppress an isthmus-like signaling source in the forebrain". Developmental Biology. 359 (2): 242–50. doi:10.1016/j.ydbio.2011.08.026. PMC 3213684. PMID 21925158.
  14. ^ 숄프 S, 델로구 A, 길토프 J, 푸커트 D, 쉰들러 S, 럼스덴 A.Her6는 시상하부에서 신경유전학적 경사와 뉴런 정체성을 조절한다.Proc Natl Acad Sci U. S. A. 2009년 11월 24일;106(47):19895-900 [1]