구획(개발)

Compartment (development)

구획은 단순히 별개의 서로 다른 인접 세포 집단으로 정의될 수 있으며, 병렬로 혈통 경계를 만든다.[1] 이 경계는 이 장벽을 가로지르는 서로 다른 선에서 나오는 세포로부터의 세포 이동을 방지하여 세포의 구획으로 제한한다.[2] 세분화는 모포겐 그라데이션에 의해 확립되고 국소 세포-세포 상호작용에 의해 유지되며, 기능 단위에 서로 다른 규제 유전자의 영역을 제공하여 뚜렷한 운명을 낳는다.[1] 구획 경계는 종에 걸쳐 발견된다. 척추동물 배아의 후뇌에서, 로보메레는 Hox 유전자의 발현에 의해 윤곽이 드러난 공통 혈통의 구획이다.[4] 무척추동물에서는 드로소필라의 날개상상상디스크가 구획 연구에 탁월한 모델을 제공한다. 복부와 [5]같은 다른 조직들과 심지어 다른 상상 디스크들도 구획화 되어 있지만, 구획 경계와 관련된 핵심 개념과 분자 메커니즘에 대한 우리의 이해의 많은 부분은 과일파리의 날개 디스크 실험에서 유래되었다.

함수

서로 다른 세포 집단을 분리함으로써 이들 구획의 운명은 고도로 조직화되고 규제된다.[6] 또한, 이러한 분리는 경계에 가까운 전문화된 세포의 영역을 생성하여 전체 디스크의 패터닝, 편극화, 증식의[8] 신호 중심 역할을 한다.[7] 구획 경계는 개발과 재생에 필요한 위치 정보를 담당하는 형태균의 출처를 제공함으로써 이러한 조직 센터를 확립한다.[9][10] 세포 경쟁이 경계를 넘어 일어날 수 없다는 것은 각 구획이 성장의 자율적인 단위 역할을 한다는 것을 나타낸다.[8][11] 각 구획의 증가율과 패턴의 차이, 두 개의 선형을 분리하여 유지하고 각각이 상상 디스크의 정확한 크기를 제어한다.[13]

세포분리

이 두 세포 집단은 선택 유전자의 유전적 발현과 연결된 세포 분리의 메커니즘에 의해 분리되어 있다.[7] 셀렉터 유전자는 세포의 한 그룹에서 발현되지만 다른 그룹은 발현되지 않는 유전자로,[5] 설립자 세포와 그 후손들에게 각기 다른 지시를 내린다.[12] 결국 이러한 선택 유전자들은 표현되거나 압착되지 않은 상태로 고정되어 자손에게 안정적으로 유전되어 [5][8]구획의 정체성을 명시하고 이러한 유전적으로 다른 세포군이 섞이는 것을 막는다.[13] 따라서 이러한 선택 유전자는 혈통 구획의 형성과 유지에 있어 핵심이다.[14]

센트럴 도그마

선택 유전자 활동의 차이는 두 개의 구획을 형성할 뿐만 아니라, 모포겐 그라데이션의 원천 역할을 하는 이들 둘 사이의 경계 형성을 유도한다. 컴파트먼트의 중심 도그마에서는 첫째, 형태생성 구배 위치설정 컴파트먼트 셀이 위치한다.[2][8] 그러면 활성/비활성 선택기 유전자는 한 구획 내의 세포에 고유한 유전적 정체성을 부여하여 그들의 운명과 이웃 구획과의 상호작용을 지시한다.[8][14] 마지막으로 한 칸에서 이웃 칸으로의 단거리 신호에 의해 확립된 경계 세포는 두 칸으로 퍼져 나가는 장거리 신호를 발산하여 조직 전체의 성장과 패터링을 조절한다.[8][16]

A/P 경계

1970년에, 종단 분석을 통해, 전방-후방 경계선이 확인되었다.[2] 배아의 파라세션 4와 5 사이의 경계에서 발견된 창시자 세포는 이미 초기의 발파 단계에서 결정되어, 증류 유전자의 줄무늬에 의해 생성될 두 모집단으로 정의되어 있다.[2][8][17] 선택 유전자는 전부와 후부 구획 사이의 경계 형성에 있어 중요한 결정 요인이다.[12] 날개 상상의 디스크가 팽창함에 따라, 후방 세포는 증식하지만 전방이 아닌 세포는 증식하여 원반을 형성할 때 이 표현 상태를 유지할 것이다.[17] 후생원의 증류된 돌연변이 클론은 전방 친화력을 얻어 전방 구획을 향해 이동하며 그 세포와 혼합될 것이다. 후분실 내에서 이 클론들은 분류되어 그들이 다른 후분 세포를 만나는 외경 경계를 형성할 것이다.[12][16][18] 이와 유사하게, 응고된 것을 발현하는 전세포의 클론도 후분적 정체성을 얻게 되고, 복제가 이 구획의 다른 전세포와 만나는 외경적 경계를 형성하게 된다.[16] 또한, 후분실 정체성을 규정하는 세포의 자율적 역할 외에도, 인그레일드는 고슴도치(Hh)와 디카펜타플렉틱(Dpp)과 같은 신호 경로의 활성화를 통해 날개 디스크의 일반적인 성장과 패터닝에 있어 비세포 자율적 기능도 가지고 있다.[18][19][20] 후방에 응고된 존재는 단거리 유도체 Hh의 분비로 이어져 전방으로 건너가 장거리 모포겐인 Dpp를 활성화시킬 수 있다.[15][16] 후방 구획의 세포는 Hh를 생성하지만, 전방 세포만이 신호를 변환할 수 있다.[6] 광전자블라인드(omb)는 Dpp의 전사적 반응에 관여하는데, 이는 경계 형성 및 유지보수를 위해 Hh 신호를 해석하기 위해 전세포에서만 필요하다.[21] 또한 Hh 신호의 신호 변환기인 큐비투스 인터럽터스(Ci)는 전방 구획 전체, 특히 전방 경계 세포에서 표현된다.[18] 증류된 후세포에서는 Ci의 발현을 방지하는데, 이러한 세포는 전세포로만 표현되므로 dpp의 발현을 상향 조절하여 Hh 신호에 반응할 수 있다.[15][22] 후세포에서 증류함수의 상실을 초래하면 전방변형이 일어나 Hh표현이 감소하고 dpp, ci, patched(ptc)가 증가하여 새로운 A/P경계가 형성되어 hh를 긍정적으로 조절하면서 ci, ptc, dpp를 부정적으로 조절한다는 것을 시사한다.[18][19]

세포 분리

전세포와 후세포가 어떻게 분리되어 있는지 설명하기 위해, 미분 접착 가설은 이 두 세포군이 서로 다른 접착 분자를 표현하여 접촉을 최소화하는 서로 다른 친화력을 생성한다고 제안한다.[6][8] 셀렉터 친화도 모델은 컴파트먼트 사이의 셀 친화도 차이가 차등 선택기 유전자 발현에 따른 결과라는 것을 제안한다.[14] 특정 구획에 선택 유전자가 존재하거나 존재하지 않으면 상대 구획의 유전자와 다른 구획별 접착 또는 인식 분자가 생성된다.[13] 예를 들어, 전방이 아닌 후방으로 표현되는, 전지는 이러한 구획을 별도로 유지하는 미분 친화력을 제공한다. 또한 이러한 세포 접착/선호도의 차이는 직접적으로 표현에 기인하는 것이 아니라 Hh 신호를 수신하는 능력에 기인하는 것일 수도 있다.[16][18] Hh 전도가 가능한 전방 세포는 후방에 존재하는 분자와 다른 접착 분자를 표현하여 혼합을 방해하는 미분 친화력을 만들어 낸다.[13] 이 신호-선호도 모델은 Hh 신호의 중요성을 증명하는 실험에 의해 뒷받침된다. Hh 신호 변환을 담당하는 유전자인 Smoothened(smo)를 위한 돌연변이 클론은 전방과 같은 특징을 유지하지만, 증식되거나 삽입된 표현식의 어떠한 변화도 없이 후방으로 이동한다.[13] 이는 en의 부재가 아닌 Hh 신호 전달이 세포에게 구획 정체성을 부여한다는 것을 보여준다.[16][18] 그럼에도 불구하고 이 신호-선호도 모델은 불완전하다:후측 구획으로 이동하는 전측 기원의 smo 돌연변이 클론은 이 세포들과 완전히 연관되지 않고 오히려 이 후측 세포들과 매끄러운 경계를 형성한다. 신호-선호성이 구획 정체성을 결정하는 유일한 요소였다면, 더 이상 Hh 신호를 수신하지 않는 이들 클론은 그 구획의 다른 후방 세포와 동일한 친화력을 가지고 있으며 그것들과 혼합할 수 있을 것이다.[13] 이러한 실험은 Hh 신호가 접착 성질에 영향을 미칠 수 있지만, 이 효과는 양쪽 구획 전체보다는 경계 세포로 제한된다는 것을 나타낸다.[5] 또한 두 구획이 동일한 세포 접착 분자를 생성할 수도 있지만, 그 풍부함이나 활성도의 차이는 두 구획을 구분하는 결과를 초래할 수 있다. 시험관내에서는, 주어진 접착 분자의 높은 수준을 가진 전이된 세포들이 같은 분자의 낮은 수준을 표현하는 세포로부터 분리될 것이다.[23] 마지막으로, 세포 결합 장력의 차이는 또한 두 개의 서로 다른 세포 집단의 경계 설정과 분리에 역할을 할 수 있다. 실험 데이터에 따르면 Myosin-II는 상상 날개 디스크의 등측-발판 및 전방-후방 경계를 따라 상향 조절된다.[24][25] D/V 경계는 Myosin-II 헤비 체인에 필라멘트 액틴과 돌연변이가 존재하여 D/V 구획화를 저해하는 것이 특징이다.[25] 마찬가지로, F-actin과 Myosin-II 모두 A/P 경계를 따라 증가하며, 이에 수반하여 바주카 감소와 함께 D/V 경계에서도 관측되었다. 마이오신-II가 주 대상인 로키나제 억제제 Y-27632는 세포 본드 장력을 현저히 감소시켜 마이오신-II가 이 과정의 주 이펙터가 될 수 있음을 시사한다. 신호-선호도 모델을 지지하여 활성 대 비활성 Hh 신호로 세포들 사이에 인위적인 인터페이스를 만드는 것은 이러한 대립적인 세포 유형이 만나는 곳의 세포 결합을 정렬시키는 접합적 행동을 유도한다.[24] 또한 A/P 경계를 따라 조직 나머지 부분과 비교하여 기계적 장력이 2.5배 증가하는 것이 관찰된다. 정점 모델을 사용한 시뮬레이션은 세포 결합 장력의 이 증가가 별도의 구획 경계에서 세포 집단을 증식시키기에 충분하다는 것을 보여준다.[24] 세포 결합 장력을 측정하는 데 사용되는 매개변수는 세포-세포 접착과 피질 장력 입력에 기초한다.[6] 경계 형성은 두 세포군 사이의 기계적 장력이 아닌 경계 자체의 기계적 특성에 의한 결과일 수 있다는 제안도 제기되었다.[26] 접착 분자인 E-cadherin의 수준은 변하지 않았고 두 칸 사이의 세포의 생물물리학적 성질은 동일했다. 확대된 비정형 단면적과 같은 세포 속성의 변화는 전·후경 세포에서만 관찰된다.[24] 경계를 따라 세포분열의 방향은 무작위였고 증가된 세포사망 또는 비대립 세포의 영역이 A/P 또는 D/V 경계 유지에 중요하다는 증거는 없다.[5]

미래 방향

구획 경계 설정과 유지보수에 중요한 접착 분자를 식별하려는 많은 시도에도 불구하고, 아무것도 식별되지 않았다.[6][22] 이 과정에 대한 우리의 이해의 지속은 세포 결합과 피질 장력에 대한 추가적인 실험 데이터뿐만 아니라, 미분 세포 친화력을 조절하는 분자를 식별하는 스크린으로부터 이익을 얻을 것이다.

참조

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