Hvor skal man sætte hoved og hale? Forskere opdager ny faktor i dannelsen af ​​kropsakser

Inden for udviklingsbiologiens område er det et centralt spørgsmål at forstå, hvordan en encellet zygote forvandler sig til en kompleks organisme med forskellige kropsakser. To af de mest kritiske akser er hoved-hale-aksen og den dorsale-ventrale akse, som giver anledning til henholdsvis hoved, hale, ryg og mave. Mens der er gjort betydelige fremskridt med at belyse de molekylære mekanismer, der ligger til grund for aksedannelse, er der stadig mange spørgsmål.

For nylig fik et team af forskere fra RIKEN Center for Developmental Biology (CDB) i Japan, ledet af koncerndirektør Takashi Hiiragi, et gennembrud i forståelsen af ​​etableringen af ​​hoved-hale-aksen hos hvirveldyr. Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, kaster lys over en hidtil ukendt faktor, der spiller en afgørende rolle i denne proces.

Undersøgelsen fokuserede på protein disheveled (Dvl), en nøglekomponent i Wnt-signalvejen, kendt for sin involvering i forskellige udviklingsprocesser. Dvl har to isoformer, Dvl1 og Dvl2, som er meget ens, men adskiller sig i deres udtryksmønstre under tidlig embryonal udvikling.

Gennem en række eksperimenter med zebrafiskembryoner fandt forskerne ud af, at Dvl2 specifikt er afgørende for dannelsen af ​​hoved-hale-aksen. Ved at interferere med Dvl2-funktionen ved hjælp af genetiske og kemiske tilgange, observerede de alvorlige defekter i etableringen af ​​hoved- og halestrukturer, hvilket resulterede i embryoner med unormalt langstrakte kroppe.

Holdets detaljerede analyse afslørede, at Dvl2 udøver sin funktion ved at regulere aktiviteten af ​​et andet protein kaldet Nemo-like kinase (NLK). NLK er kendt for at kontrollere stabiliteten af ​​proteinet Prickle1 (Pk1), som er involveret i den ikke-kanoniske Wnt-signalvej. Ved at modulere niveauerne af Pk1 påvirker Dvl2 den overordnede balance mellem Wnt-signaleringsaktiviteter, hvilket i sidste ende styrer dannelsen af ​​hoved-hale-aksen.

Forskerne bekræftede yderligere vigtigheden af ​​Dvl2 i humane embryonale stamceller (hESC'er), som har potentialet til at differentiere til forskellige celletyper. Ved at manipulere Dvl2-ekspression i hESC'er var de i stand til at kontrollere retningsbestemmelsen af ​​neuralrørsdannelse, hvilket efterlignede processen med hoveddannelse under tidlig menneskelig udvikling.

Som konklusion identificerer denne undersøgelse Dvl2 som en ny regulator af hoved-hale-aksedannelse hos hvirveldyr, der virker gennem samspillet mellem Wnt-signalveje. Resultaterne giver ny indsigt i de indviklede mekanismer, der ligger til grund for etableringen af ​​kropsakser under embryonal udvikling og baner vejen for yderligere udforskning af de grundlæggende processer, der former vores kroppe.