脊椎动物肢的发育和再生

--脊椎动物肢的发育和再生VertebratｅLimｂDevｅｌｏpmｅntａndRegｅnｅraｔioｎHowarｅtheｓeprocessｅsinvolｖed？这些过程是怎样被涉及到的呢？1，Pａｔterｎfoｒmａtioｎdｉｒｅｃtscｅlｌｉｄentｉtｙaｎｄlｅadstｏoｒdereｄsｐａtｉalpａtternｏｆcｅllacｔivitｙ模式形成:指导细胞身份并且形成细胞活动的有序的空间结构。2，Posiｔiｏnaｌinforｍationdiｒｅctswｈeｒeorgａnｓｗｉlｌfｏrm位置信息:指导器官在哪里形成。3,Inducｔiondｉrectiｏnofspｅcificｃｅｌlｆａｔe诱导：特定细胞命运的方向4，Ｍorｐhoｇｅnｅｓischａｎgiｎgtheformofcelｌｓ形态发生：改变细胞5，Diffeｒeｎtiatiｏnacｑuirｅｆｕnctionaｌandstｒuctｕralidenｔitydiｓtiｎctfromtｈeｉｒsurroundingcells分化：获得不同于其周围细胞的结构和功能上的特性Ｔhegreaterthenumbeｒofｄivｉsioｎs,ｔheｍｏredｉsｔaｌthecｅｌｌｉdenｔity.ApicａｌEｃtoｄermalＲidge(AER)外胚层顶脊1of2ｏrgaｎｉzｉngregionｓ.lｅnｇｔhｏｆｒidｇecontrolswidtｈofｂuｄ.度essｅｎtialｆorbothoutgｒowtｈandproximoｄｉsｔaｌpatterning;ｔｒｕncaｔeｄ截短的limbsａfterremｏｖal．FGF4：inposterioｒｒegiｏｎ-cａｎaｃtａsａfunctionａlsubstiｔutefoｒａpicalｒidgｅＦＧＦ4:在较晚的时期,可以在功能上替代AEＲ.PｒｏｇｒｅssZone(PZ）渐进带。ｃｅlｌｓbｅgiｎtodiffereｎtｉateoｎlyａfｔeｒｌｅaviｎgthepｒogresszonｅ.细胞只有在离开渐进带之后才开始分化。[ZPA]极性活性区diffｕｓiblemorｐhｏgenspeｃifiespｏsｉtionoｆｃelｌｓaｌｏngantero-ｐosｔerioｒ(A/P)aｘis;ｂyconcentｒａtiｏnoｆmoｒphogen,orｓhｏｒt-rａngesｉgnａls----可扩散的形态发生素沿着Ａ/P轴指明细胞位置，通过提高形态发生素的浓度或者缩短信号(传递)的距离ZPAanｄPＺｓignalsaｒeneceｓsａryforsｕrｖivalanｄfunctionoｆＡER；FGFsfroｍＡERmaｉntainZPＡanｄＰＺ.posiｔｉｖefｅedbaｃｋｌoop:beｔweeｎSＨHprotｅｉｎiｎmｅsｏdermａndFGF4expreｓｓｉonｉnridge,vｉａｂｏnemorphｏgenetｉｃpｒoteinｓ(BMＰｓ).WhatDireｃtｓLｉmbDevelopmeｎt?:ThｅＡERisｒｅｓpoｎｓiblefortheproximo下月-ｄistal末梢paｔｔerｎinｇofthelｉmb,whｉcｈoccursovｅrtimetｈrougｈthｅｐｒogressｚoｎeAＥＲ【定外胚层嵴】在渐进带阶段负责肢的下月末梢的形成。SigｎalsａreｓentbothfromtｈeＡERtotheprｏｇresszｏｎe，ａndfromtｈeproｇｒesszonetoｔheAER信号既从AER传递到到渐进带,也从渐进带传送到AＥR。TheOFACTＩＶIＴY（ZPA)isrespoｎｓiblｅfoｒantｅrｏ-posｔeriorpatterningoｆthelimbZPA【极化活性区】负责肢前后轴的形成。ＴheECTOＤＥRMconｔｒolsｐａｔteｒniｎgaloｎgｔhedorso-ｖeｎｔraｌａｘｉs\外胚层控制着沿背腹轴的图式形成Dｉffｅrｅｎｃeｓinthｅａｃtiｖatｉonofｇenestｈａtconｔrｏｌｔheｉｎｔerpｒetationoｆpｏsｉtionalｉｎfｏrmａtionisｒｅsｐｏnｓiblefordevelopｍｅntofｄiｆｆerｅｎｔlimｂstructurｅs(i．ｅ..ｗingorleg)控制着提供位置信息的不同的基因活动负责不同肢结构的发育。WｈａtMｏｌecｕlｅsＤｉreｃtLimbDevｅｌoｐment？那些分子指导肢的发育?SonｉcHeｄgｅｈog(Shh)TｈeShｈgｅneeｎｃｏdｅsiｎductｉvesiｇｎalingmoｌecｕlｅsthatfuncｔｉonｄuｒingembryogenｅsｉsＳhｈ基因编码诱导在胚胎发生时起作用的信号分子。establｉshingｃellfates参与决定细胞命运Keyｓignalinｐattｅｒnｉngｏftheａｎtｅro-poｓtｅriｏｒlimbaxiｓ肢前后轴模式形成的主要信号。Alｘ-4reｐrｅｓseｓShhｅxprｅssｉonAlｘ4抑制Shh的表达。FibroblastＧrｏwthFactor4(FGＦ-４）ＭembｅｒoｆFGFfaｍilｙFＧF----家族的成员Meｓｏdermalｓtimuｌatorandsｉｇnalinｇ胚层细胞刺激物指导发育信号。ＦGF-4-/-dｉeonE５.０FGＦ-4／－死在那啥E５.0ＴranscriptｉonaｌｌyｉnaｃtiｖeinaｄultｔissuesDｉffｅrenｔiａlrｅsｐoｎsｅofｅxpressionbeｔwｅenchickShhforelimbaｎdhiｎdlimｂbudsbｙFGＦ－４ApiｃalEctodermａlRｉｄgeAEＲ顶外胚层嵴。TｈeAERisneｅdｅdforＭaintainiｎgprolifｅrａtionofthｅmesoｄerm(thｅAEＲpｒoｄucesFGF８).TｈｅmesｅnchyｍeｉnconｔactwithtｈeＡEＲ(ｐrogreｓｓzoｎe)pｒｏlｉｆeｒａtesinstｅadofｄifferｅntiatingintｏcarｔilageanｄｍuｓcｌｅ.维持中胚层的增殖。(顶外胚层嵴产生ＦＧF-8）和AER(渐进带）有关的间质细胞增殖分化为软骨和肌肉。Maintainingｅｘｐrｅssionｏfthemolｅculesｔhatgｅｎerａtetheanｔerｉor-pｏstｅｒiorｐｏｌaｒiｔy.维持引起前后轴极性的分子的表达Interactinｇｗitｈsignaｌiｎgｐｒoteinｓsｏthａｔｅaｃhｃｅllreceivesinsｔructiｏnｓｏnhoｗtodiｆfereｎtｉate.与信号蛋白反应这样每个细胞就能知道如何分化。Ｒｅgeneｒatｉonistheｏfinlｉｆｅｔoreｓtoｒemiｓsingtiｓsｕeｓ再生是指在后来的生活中为修复失去的组织的一种再激活发育。MecｈanｉsmsｏfReｇeneratiｏｎMｏｒpｈaｌlaxis-rｅｐaｔterninｇofexistinｇtissｕeｓwithverylittｌenewｇrｏｗth(E．g.Hydrａs)变形再生：已存在的组织和一小部分新生的组织的整合。Coｍｐenｓａｔory-divｉｄｅｂuｔmainｔaintｈeiｒdifferentiatｅdfunctionswｉtｈnofｏrmaｔionofdedｉfｆerentiａtｅｄtｉssｕes(Ｅ.g.Mamｍaliａnlivｅr）代偿性再生:细胞分裂为有其正常分化后的那些功能的组织而不形成去分化组织。Eｐimoｒpｈoｓis-adultｓtructuresdeｄiffeｒentiａtｅtofｏｒｍamaｓｓｏfceｌlsthatbecomｅｒespecified----重新指定,whｉcｈiscｈarａｃterｉsticofregeｎerａtinglimbs(Ｅ.g.Urｏdeleamphiｂianｓ)新建再生:成体结构去分化形成被重新指定的具有再分化为肢的特性的大量细胞。ＰrocｅssｅsofLiｍｂRｅgeneration1.Deｄｉfferentiaｔiｏn去分化。2.Ｐrolｉfeｒaｔion增殖。3.Diｆfeｒenｔｉation分化。WhatHａppensｄuringDedｉfferentiａtioｎ？brｅakdowｎoｆｅｘtｒaｃeｌluｌarｍａtriceｓ(ECMs)ｏfｍａnycｅlｌｓ（fｉbｒoｂlasts,ｍyｏfibrｅs肌原纤维,etc．)cauｓｅｄｂyｕp－reｇｕlationofproteaｓes蛋白酶(ａciｄhydrolaｓｅs水解酶,maｔrixmeｔalloproteinaｓeｓ金属蛋白酶)由蛋白酶调节（水解酶,金属蛋白酶）cｅllslｏseｄifferｅｎtiａｔｅdcharacteristics细胞失去了已分化的特性。Becomeprogeniｔｏrｃｅllsａbletoｒe-enｔerthｅcellcyclｅandfｏrmｔｈerｅgeneratiｏnblasｔｅmａ（再生）芽基恢复成祖细胞再次拥有了从细胞分化周期里再生为芽基的能力。WhenDｏesProｌifeｒaｔｉｏnoccｕr?gｅｎeｓiｎdiｆferentiatedtiｓsuｅsaｒedowｎ－rｅgulateｄ基因在已分化的组织中共能下调了Geneinｍeｓenｃhymeofｏnｉｃｌimｂincreases在正在增殖的胚胎间充质细胞中基因表达增加。celｌsinregｅnerａtioｎｂlasteｍａprolｉｆerateandrｅdiffereｎｔiatｅtoｆｏrmnewstructｕreｓoftheliｍｂ再生的肢芽的细胞增殖分化形成肢新的结构。ＰrolifeｒatiｏnofMyotｕbｅs肌管肌管的增值ｍyoblaｓｔ肌原细胞ｃelｌsｄeｄifferｅntiaｔeaｎdjｏinｔogeｔhｅｒtoproducｅｍulｔinｕcｌeａted多核的ｍyｏｔubeｃells肌原细胞再分化参与形成多核肌管细胞ｍyｏtubeｓｂroｕghtintｏthｅblａstemａ芽基,aｎdｆormｓｍｏｎｏｎｕcleaｔed单核的celｌｓthatprolｉfeｒaｔｅandｄｉfferentiａtｅｉntomａnｙｔｉsｓuｅｓ肌管细胞进入芽基形成单核细胞最终增殖分化为大量组织。myoｔubeｎuｃleiarefｏｒｃedｔoeｎtｅrtheｃellcycｌe----肌管细胞核被迫进入细胞周期?Whatcaｕsescｅllstore－ｅnｔerthecelｌcycle？什么导致细胞再次进入细胞周期？ｓuｐpｒessｏrｏfcellcycleisｒｅtiｎｏｂｌastomａprｏteｉn（成视网膜母细胞瘤蛋白,Rb蛋白［一种抑癌蛋白,参与细胞周期调控])成视网膜母细胞瘤蛋白是细胞周