Kako embrion crta granicu između tijela i germinacije

Embrij mora odlučiti u ranom stadiju svog razvoja koje ćelije će postati tijelo i koje će nastaviti s vrstom kroz razmnožavanje. U nedavnoj studiji koju su vodili istraživači s Instituta Whitehead, znanstvenici su otkrili kako određeni protein organizira ovu ključnu podjelu u embrijima voćne mušice.

Za razliku od mnogih drugih organizama, voćne mušice rano razvijaju svoju germnu liniju, s malim skupom stanica koje se formiraju na zadnjem kraju embriona. Ove stanice, namijenjene da postanu jaja ili sperma, počinju se odvojiti od glavnog tijela čak i prije nego što se embrion u potpunosti segmentiše. Ovaj proces zahtijeva preciznu koordinaciju, jer bi pogreške mogle spriječiti da se organizam razmnožava i time ugroziti njegov opstanak.

Ključni dio ovog mehanizma uključuje regulaciju Torsa, receptora proteina koji normalno aktivira razvojne signale u somatskim stanicama, one koje čine tijelo. Ako Torso ostaje aktivan na stražnjem dijelu, on ometa formiranje germnih stanica, što dovodi do neuspjeha u reprodukciji. Kako bi razumjeli kako Torso utječe na ovaj proces, istraživački tim je koristio kombinaciju genetske manipulacije, živog snimanja i optogenetskih tehnika. Otkrili su da Torso aktivira enzim poznat kao PI3K, koji proizvodi PIP3 integrala signalizacijski lipid koji je sastavni dio stanične membranske dinamike.

Koristeći napredne mikroskopijske alate, istraživači su mogli pratiti distribuciju PIP3-a u stvarnom vremenu unutar embriona u razvoju. Otkrili su da se PIP3 nakuplja na zadnjem kraju, ali nije prisutan u području gdje se formiraju germne stanice. Kada je prisutan GCL, on sprječava PIP3-a da se proširi u tu regiju, održavajući pravilnu granicu između germne linije i soma. Daljnji eksperimenti pokazali su da mijenjanje razine PIP3-a značajno utječe na formiranje germnih stanica. Povećanje aktivnosti PI3K-a potisnulo je formiranje germnih stanica, dok je njegovo smanjenje omogućilo razvoj dodatnih stanica.

To sugerira da PIP3 djeluje kao regulatorni prekidač, kontrolirajući da li ćelije na zadnjem kraju ostaju povezane s ostatkom embriona ili se odvajaju kako bi postale neovisne.