science >> Wetenschap >  >> Biologie

Onderzoekers leggen de basis vast voor de ontwikkeling van ledematen van gewervelde dieren in kraakbeenvissen

Lbx1 expressie is gevonden in het dermomyotoom (boven), de ontwikkelingslaag die aanleiding geeft tot cellen die ledematenspieren vormen (linksonder), of in dit geval borstvinnen van het kathaai-embryo. Credit: Natuur Ecologie &Evolutie

De ontwikkeling van ledematenspier is goed bestudeerd bij de meeste gewervelde landdieren zoals mensen en moderne onderzoeksmodellen. Bij deze soorten is spier voorlopers, of cellen die ledematenspier vormen, reis naar de ledemaatknop, een locatie in het zich ontwikkelende embryo waar ze zich vermenigvuldigen en spierweefsel vormen onder controle van genen die de vorming van ledematen en spieren coördineren, zoals Lbx1 . Het is aangetoond dat dit ontwikkelingsmechanisme wordt gedeeld met benige, maar niet met kraakbeenachtige vissen.

De studie, "Voorlopercellen van migrerende appendiculaire spieren in de gemeenschappelijke voorouder van alle gewervelde dieren", gepubliceerd in Natuur Ecologie &Evolutie , was een samenwerking tussen verschillende centra in Japan en Spanje, namelijk de Tokyo Tech, RIKEN Centrum voor Life Science Technologies, de Universiteit van Tokio, het Centrum voor Genomische Regelgeving en de Universitat Pompeu Fabra. Met behulp van kattenhaai-embryo's als hun onderzoeksmodel, de onderzoekers bevestigden dat Lbx1 -positieve cellen worden aangetroffen in kraakbeenachtige visvin en in hypobranchiale (behorende tot het segment onder de kieuwen) spieren, en dat deze worden gevormd via het mechanisme dat is vastgesteld bij zowel gewervelde landdieren als beenvissen.

In aanvulling op Lbx1 , Mikiko Tanaka van Tokyo Tech en team hebben andere genen gevonden die betrokken zijn bij de vorming van de vinspieren in kraakbeenvissen, inclusief Pax3 en Myod, beide worden aangetroffen in cellen die spiermassa van ledematen worden, daarmee aantonend dat de expressie van deze genen behouden blijft in dergelijke vissen en niet alleen in op het land levende gewervelde dieren en beenvissen zoals tot op heden werd aangenomen.

Ze wijzen erop dat, hoewel dit een nieuwe bevinding is in de context van de evolutionaire ontwikkeling van op het land levende gewervelde dieren en vissen, verdere studies zijn nodig om de details van ontwikkelingssystemen van migrerende spiervoorlopercellen in ledematen en hypobranchiale spiervorming aan te pakken. Dit zou vooral belangrijk zijn voorafgaand aan de beoordeling van de moleculaire functies van deze cellen. Bovendien, aanvullend onderzoek naar oudere vissoorten en naar andere belangrijke moleculen tijdens spierontwikkeling is nodig om het huidige onderzoek verder uit te breiden.

Verschillen in ledemaatvorming tussen gewervelde landdieren, zoals muizen, en kraakbeenvissen, zoals de kathaai. MMP's, voorlopers van migrerende spieren. Credit: Natuur Ecologie &Evolutie