슈페만-망골드 조직자

Spemann-Mangold organizer

슈페만-망골드 조직자는 양서배아에서 발달하는 동안 신경조직의 유도를 담당하는 세포군이다.1924년 한스 스페만과 힐데 망골드에 의해 처음 설명되어, 조직자의 도입은 세포의 운명이 다른 세포 집단의 인자에 의해 영향을 받을 수 있다는 증거를 제공했다.[1]이 발견은 발달 생물학의 세계에 상당한 영향을 미쳤으며 초기 발달에 대한 이해를 근본적으로 바꾸었다.

디스커버리

슈페만-망골드 조직자는 1924년 한스 슈페만과 힐데 망골드에 의해 처음 묘사되었다.발견되기 전에는, 발달된 배아의 일부가 "조직의 중심" 역할을 한다는 것이 여러 그룹에 의해 가설되었다.1918년과 1921년 한스페만은 추정 신경조직 영역에 추정 표피를 이식하면 이식된 세포의 운명이 새로운 목적지의 그것과 바뀔 것이라는 것을 보여주었고, 마찬가지로 추정 신경 조직을 추정 표피가 형성되는 곳에 이식할 때도 그러했다.슈페만은 또한 상층 복엽 입술의 조각을 추정 표피 부위에 이식함으로써 2차 신경관, 노토코드, 소미트 등을 포함한 2차 배아 영장류가 형성되었음을 보여주었다.또한 배아를 반으로 쪼개서 식물성 장대에 대하여 동물성 장대를 돌린 결과 상복엽 입술이 위치한 하복엽 식물성 장대에서 상복동물의 절반으로 확정이 확산되었다.그는 또한 서로 다른 배아에서 두 개의 동일한 반쪽을 융합하여 신경판의 형성을 관찰했다.이 연구는 다른 배아 조직보다 먼저 결정되고 주변 세포의 결정에 영향을 미치는 어떤 "조직 중심"이 존재한다는 개념을 뒷받침하는 초기 증거를 제공했다.[1]

이 가설을 시험하기 위해, 슈페만은 힐데 만골드와 함께 1921년부터 1922년 사이에 삼투루스 크리스타투스, 삼투루스 태니아투스로부터 얻은 배아를 이용하여 미식을 하고 있는 실험을 했다.이 실험은 1918년에 행해진 것과 유사하지만, 동종 이식 대신에 밀접한 관련이 있는 두 종의 뉴트로부터 나온 배아를 사용했다.크리스타투스 배아와 태아 배아를 사용함으로써 얻을 수 있는 이점 중 하나는 크리스타투스 배아 세포에 색소가 부족하여 색소 침착된 태아 세포 사이에 놓았을 때 이식의 운명을 쉽게 추적할 수 있다는 것이었다.윗부분의 블라스토포어 입술의 한 조각을 크리스타투스 배아에서 떼어내어 태니아투스 배아의 추정 표피의 복측 부위에 이식했다.이식에 이어 2차 배아 영장류의 형성을 관찰해 이전 작품과 일치했다.이 2차 배아는 비록 발달이 약간 늦었지만 신경판이나 노토코드 같은 구조를 포함한 1차 배아의 정상적인 특징을 가지고 있었다.배아의 분열을 통해 이식에서 나온 세포가 신경판인 메소더름에 통합되어 2차 배아의 거의 전체 노토코드를 구성한다는 것을 알 수 있었다.신경판이 숙주 태니아투스 배아에서 나온 세포로 거의 전적으로 구성되어 있다는 사실도 추가로 밝혀졌다.이 실험들은 윗부분의 블라스토포레 립의 한 조각을 다른 배아의 무심한 조직에 이식할 수 있고 숙주 조직을 2차 배아의 형성으로 유도할 수 있다는 결론을 내렸으며, 따라서 이식된 조직을 "조직 중심"으로 편입시켰다.[1]

슈페만-망골드 조직자의 발견은 발달 생물학 분야에서 가장 영향력 있는 발견 중 하나로 여겨지고 있으며, 한스 슈페만은 1935년 그의 업적으로 노벨상을 수상하게 되었다.이 주최자가 어떻게 운영하느냐의 메커니즘은 수십 년간의 후속 연구의 대상이 되어 왔다.

메커니즘

슈프만-망골드 조직자는 도르소-벤탈과 안테로-포세리오르 축을 형성하는 제노푸스 레에비스 배아의 세포군을 말한다.[2]조직자가 다른 종에 존재하는 반면, Spemann-Mangold 조직자라는 용어는 특히 양서 배아를 위한 것이다.슈프만-망골드 조직자는 등지 블라스토포어 입술에 위치하는데, 이 입술은 위장의 움직임이 발원한다.초기 조직 세포는 미리 이주하고 국소화한다.조직자 세포는 머리, 몸통, 꼬리 조직자로 세분된다.이러한 뚜렷한 세포군은 서로 다른 유도체를 가지고 있고 그들이 이주할 때 고유한 성장 인자 구배를 설정한다.2차 세포-세포 상호작용은 위장과 뉴런이 계속됨에 따라 축을 더욱 확립한다.[3]

스페만-망골드 조직자는 특히 중간자 유도에서 중요하다.세 가지 신호 모델에서, 조직자의 등축 신호는 골격 형태 유발 단백질(BMP) 그라데이션에 의해 매개되어 중피 운명의 세포를 발생시킨다.나머지 두 신호는 식물성 극지방에서 발생하며, 과대 한계구역에서 극한 복측 및 등측중막을 유도한다.[4]

슈페만-망골드 조직자가 형성되기 위해서는 식물성 모자에 mVegT와 같은 모성 요인이 있어야 한다.[5]Wnt 경로 신호는 조직자의 형성에 있어 또 다른 주요한 모성적 신호로서 조직자 유전자의 발현에 자율적으로 필요하다.[2]시아모아(Sia)와 트윈(Xtwn)은 발광에서 zygotic 유전자 발현이 시작될 때 발현되며 발광 코딘-과 노긴-expressing(BCNE) 센터에서 Wnt 신호에 의해 활성화된다.[6][5]Sia와 Xtwn은 gsc(Gsc) 프로모터의 근위부 요소(PE) 내에서 보존된 P3 사이트를 바인딩하는 호모 또는 헤테로디메이터 역할을 할 수 있다.[6]Wnt 신호는 또한 내부 도르소-베게탈 영역에서 Nieuwkoop 센터에서 분비된 Xnr5를 상향 조절하기 위해 mVegT와 함께 작용하며, 이는 Xnr1, Xnr2, Gsc, 코딘(chd)과 같은 추가적인 전사 인자를 유도할 것이다.마지막 큐는 노달/활성 신호에 의해 매개되며, 시아와 결합하여 서베루스(서) 유전자를 유도하는 전사 인자를 유도한다.[5]

주최자는 필사적인 요소와 비밀스러운 요소를 모두 가지고 있다.전사 인자는 모두 동종 단백질인 구세코이드, 림1, Xnot 등이 있다.구세코이드는 "스페만-망골드 조직 세포의 첫 번째 시각화와 식욕 중 그들의 역동적인 변화"를 제공하는 최초의 조직 유전자였다.[7]처음으로 연구된 것이지만, 활성화한 첫 번째 유전자는 아니다.Sia와 Xtwn에 의한 전사 활성화에 따라 Gsc는 등측 한계 구역에서 원호의 60°를 포괄하는 세포의 하위 집합으로 표현된다.[8]Gsc의 표현은 분비 신호 분자의 표현을 활성화시킨다.[7]Gsc의 복측 주사는 스피만과 망골드의 원래 실험에서 보았던 표현형인 쌍축으로 이어진다.[8]

조직자로부터 분비된 인자는 배아에서 구배를 형성하여 조직을 분화시킨다.

요인 메커니즘
코딘 BMP 대항제
노긴 BMP 대항제
폴리스타틴 Activin 및 BMP 길항제
Frzb1 Wnt 길항제
프리즐링 관련 단백질-2(sFrp2) Wnt 길항제
초승달의 Wnt 길항제
딕코프-1 Wnt 길항제
세르베루스 노달, Wnt, BMP 대항제
도르래 방지 형태 유발 단백질(Admp) 성장인자

국제인정

세프만-망골드 Organizer의 발견 이후, 많은 연구소가 이 조직에 책임이 있는 유도 요인을 처음으로 발견하기 위해 달려들었다.[9]이는 일본, 러시아, 독일의 연구소가 발달기구를 보고 연구하는 방식을 바꾸면서 국제적인 큰 영향을 주었다.[9][10][11]그러나 이 분야의 진척이 더딘 탓에 많은 연구소가 연구이익을 주관기관으로부터 멀어지게 하고 있지만, 발견의 영향이 미치기 전에는 그렇지 않았다.[9]주최자가 발견된 지 60년이 지난 지금, 많은 노벨상이 주최 측의 영향을 받은 일에 대해 발달 생물학자들에게 주어졌다.[10]

일본.

19세기 중반까지만 해도 일본은 그 세기 후반까지 현대 생물학의 진보에 참여하지 않았던 폐쇄적인 사회였다.당시 미국과 유럽 연구소에 유학을 떠난 많은 학생들이 발달과학 접근법에 대한 새로운 아이디어를 가지고 돌아왔다.돌아온 학생들이 새로운 아이디어를 일본의 실험 발생학에 접목하려고 할 때, 일본 생물학회의 회원들로부터 거부당했다.슈페만-망골드 조직원이 출판된 후, 더 많은 학생들이 이 조직자에 대해 더 많이 배우기 위해 유러피언 랩으로 유학을 떠났고, 그 지식을 이용하여 그 당시 배아 생물학의 큰 이점을 도왔다.주최 측의 발견은 일본의 많은 배아 유도 프로젝트에 영향을 미쳤다.예를 들어, T. Yamada는 배아에서 유도 과정을 위한 이중 전위 이론을 만들었다.주최 측 발견 후 또 다른 발견은 나카무라 오사무 연구원이 newt와 Xenopus blastula를 사용한 수정된 Vogt 운명 지도였다.T.S에 의해 새로운 개념의 전분화가 제안되었다.오카다와 G.에구치 입니다이러한 발견과 일본에서 더 많은 것들이 슈페만과 만골드에 의한 조직자의 출판에서 영감을 받았다.[9]

러시아

세프만-망골드 조직자의 출판도 러시아 개발 연구에 큰 영향을 미친다.처음에 스페만의 조직자는 러시아에서 받아들여지지 않았다.러시아 과학자들이 배아 유도체(모형균)의 발상에 동의하지 않은 것은 러시아 연구진이 진화 과정에서 발달 패턴에 초점을 맞췄기 때문이다.다른 연구자 A씨가 되어서였다.구르위치는 러시아 과학자들이 구르위치의 이론의 많은 개념에 동의하면서 세프만-망골드 조직자를 포함한 다른 발전 이론을 받아들이기 시작했다는 그의 배아 분야 이론을 발표했다.이러한 새로운 영향력으로 모스크바와 레닌그라드의 연구소는 진화적 발전 대신 개인발달의 유전적 통제에 초점을 맞추기 시작했다.러시아는 안구-렌즈 시스템을 이용해 스페만과 비슷한 방식으로 형태별 조직 상호작용을 분석하기 시작했다.이 연구를 통해 러시아는 렌즈와 신경유도에 대한 연구로 그 분야에 추가할 수 있었고, 렌즈유도의 발견은 러시아에서 개업하는 개발기계연구소의 시작에 영향을 주었다.[11]

독일.

독일에서는 슈페만-망골드 출판 직후의 기간은 새로운 기획자가 만들어낸 많은 의문점들이 풀리지 않은 채 남아 있을 정도로 진척이 거의 없는 시기로 알려져 있었다.슈페만-망골드 조직자에 대한 전체적인 견해는 그 출판 당시에는 많은 방법을 이용할 수 없었기 때문에 보충 연구가 필요했다.슈페만은 그의 발견을 바탕으로 발달과 분자생물학의 운동을 시작했으며 독일의 많은 프로젝트에 영향을 주었다.스페만의 다진 조직조직에 대한 연구는 형태균의 존재를 나타내었고, 이는 토이보넨과 작센의 이중 구배 가설을 낳게 된다.이것은 조직 연구가 유도 활동을 유발하는 요인을 포함하고 있다는 것을 발견하게 했다.스페만-망골드 조직자의 발견과 형태균의 제안 때문에 독일의 연구소는 그 분야의 지식을 더 발전시키기 위한 새로운 방법으로 개발의 메커니즘에 대해 더 깊이 배울 수 있었다.[10]

참조

  1. ^ a b c Spemann, Hans (2001). "Induction of embryonic primordia by implantation of organizers from a different species". International Journal of Developmental Biology. 45 (1): 13–38. PMID 11291841.
  2. ^ a b Vonica, Alin (Dec 1, 2007). "The Xenopus Nieuwkoop Center and Spemann–Mangold Organizer Share Molecular Components and a Requirement for Maternal Wnt Activity". Developmental Biology. 312 (1): 90–102. doi:10.1016/j.ydbio.2007.09.039. PMC 2170525. PMID 17964564.
  3. ^ Niehrs, Christof (June 1, 2004). "Regionally Specific Induction by the Spemann–Mangold Organizer". Nature Reviews Genetics. 5 (6): 425–434. doi:10.1038/nrg1347. PMID 15153995. S2CID 13176134.
  4. ^ Pownall, Mary Elizabeth (2010). FGF Signalling in Vertebrate Development (1 ed.). Morgan & Claypool Life Sciences. ISBN 978-1615040636.
  5. ^ a b c Sudou, N (May 2012). "Dynamic in Vivo Binding of Transcription Factors to Cis-Regulatory Modules of Cer and Gsc in the Stepwise Formation of the Spemann-Mangold Organizer". Development. 139 (9): 1651–1661. doi:10.1242/dev.068395. PMC 4074222. PMID 22492356.
  6. ^ a b Bae, Sangwoo (April 15, 2011). "Siamois and Twin Are Redundant and Essential in Formation of the Spemann Organizer". Developmental Biology. 352 (2): 367–381. doi:10.1016/j.ydbio.2011.01.034. PMC 3065516. PMID 21295564.
  7. ^ a b De Robertis, Edward M (April 2006). "Spemann's Organizer and Self-Regulation in Amphibian Embryos". Nature Reviews Molecular Cell Biology. 7 (4): 296–302. doi:10.1038/nrm1855. PMC 2464568. PMID 16482093.
  8. ^ a b Cho, Ken W.y. (December 20, 1991). "Molecular Nature of Spemann's Organizer: the Role of the Xenopus Homeobox Gene Goosecoid". Cell. 67 (6): 1111–1120. doi:10.1016/0092-8674(91)90288-a. PMC 3102583. PMID 1684739.
  9. ^ a b c d Asashima, Makoto (2001). "Spemann's influence on Japanese developmental biology". International Journal of Developmental Biology. 45 (1): 57–65. PMID 11291871.
  10. ^ a b c Grunz, Horst (2001). "Developmental biology of amphibians after Hans Spemann in Germany". International Journal of Developmental Biology. 45 (1): 39–50. PMID 11291869.
  11. ^ a b Mikhailov, Alexander (2001). "Consequences of the Spemann-Mangold organizer concept for embryological research in Russia: Personal impressions". International Journal of Developmental Biology. 45 (1): 83–96. PMID 11291874.