Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự phân cực và định hướng của các tế bào hạch võng mạc in vivo
Tóm tắt
Trong điều kiện không có các tín hiệu ngoại cảnh, các nơron in vitro phân cực bằng cách sử dụng các cơ chế nội sinh. Ví dụ, các nơron Hippocampus nuôi cấy mở rộng các nhánh thần kinh có hướng tùy ý và sau đó một trong số này, thường là nhánh gần trung thể nhất, bắt đầu phát triển nhanh hơn các nhánh khác. Nhánh thần kinh này trở thành trục thần kinh khi nó tích lũy các thành phần phân tử của phức hợp tiếp xúc ngọn (apical junctional complex). Tất cả các nhánh thần kinh khác trở thành các nhánh gai (dendrites). Tuy nhiên, chưa rõ liệu các nơron in vivo, phân hóa trong biểu mô phân cực, có phá vỡ tính đối xứng bằng cách sử dụng các cơ chế nội sinh tương tự hay không. Để điều tra điều này, chúng tôi sử dụng kính hiển vi bốn chiều để quan sát các tế bào hạch võng mạc (RGCs) đang phát triển trong phôi cá zebra sống. Chúng tôi phát hiện rằng tình hình thực sự rất khác in vivo, nơi mà các trục thần kinh xuất hiện trực tiếp từ các tế bào phân cực đồng nhất mà không có các nhánh thần kinh khác. Hơn nữa, trong in vivo, các thành phần của phức hợp apical không định vị vào trục thần kinh mới xuất hiện, cũng như trung thể không dự đoán được vị trí xuất hiện của trục thần kinh. Phân tích mosaic trong bốn chiều, sử dụng các đột biến mà trong đó tính phân cực của neuroepithelium bị phá vỡ, chỉ ra rằng các yếu tố ngoại sinh như sự tiếp cận với màng đáy là rất quan trọng cho việc xuất hiện trục thần kinh bình thường từ RGCs in vivo.
Từ khóa
#nơron #phân cực #tế bào hạch võng mạc #kính hiển vi bốn chiều #cá zebra #phức hợp ngọn #trung thể #màng đáyTài liệu tham khảo
Arimura N, Kaibuchi K: Key regulators in neuronal polarity. Neuron. 2005, 48: 881-884. 10.1016/j.neuron.2005.11.007.
Dotti CG, Sullivan CA, Banker GA: The establishment of polarity by hippocampal neurons in culture. J Neurosci. 1988, 8: 1454-1468.
Bradke F, Dotti CG: Establishment of neuronal polarity: lessons from cultured hippocampal neurons. Curr Opin Neurobiol. 2000, 10: 574-581. 10.1016/S0959-4388(00)00124-0.
Fukata Y, Kimura T, Kaibuchi K: Axon specification in hippocampal neurons. Neurosci Res. 2002, 43: 305-315. 10.1016/S0168-0102(02)00062-7.
Jiang H, Guo W, Liang X, Rao Y: Both the establishment and the maintenance of neuronal polarity require active mechanisms: critical roles of GSK-3β and its upstream regulators. Cell. 2005, 120: 123-135.
Yoshimura T, Kawano Y, Arimura N, Kawabata S, Kikuchi A, Kaibuchi K: GSK-3β regulates phosphorylation of CRMP-2 and neuronal polarity. Cell. 2005, 120: 137-149. 10.1016/j.cell.2004.11.012.
Nishimura T, Kato K, Yamaguchi T, Fukata Y, Ohno S, Kaibuchi K: Role of the PAR-3-KIF3 complex in the establishment of neuronal polarity. Nat Cell Biol. 2004, 6: 328-334. 10.1038/ncb1118.
Shi SH, Cheng T, Jan LY, Jan YN: APC and GSK-3β are involved in mPar3 targeting to the nascent axon and establishment of neuronal polarity. Curr Biol. 2004, 14: 2025-2032. 10.1016/j.cub.2004.11.009.
Shi SH, Jan LY, Jan YN: Hippocampal neuronal polarity specified by spatially localized mPar3/mPar6 and PI 3-kinase activity. Cell. 2003, 112: 63-75. 10.1016/S0092-8674(02)01249-7.
Ahmad FJ, Joshi HC, Centonze VE, Baas PW: Inhibition of microtubule nucleation at the neuronal centrosome compromises axon growth. Neuron. 1994, 12: 271-280. 10.1016/0896-6273(94)90270-4.
de Anda FC, Pollarolo G, Da Silva JS, Camoletto PG, Feiguin F, Dotti CG: Centrosome localization determines neuronal polarity. Nature. 2005, 436: 704-708. 10.1038/nature03811.
Rolls MM, Doe CQ: Baz, Par-6 and aPKC are not required for axon or dendrite specification in Drosophila. Nat Neurosci. 2004, 7: 1293-1295. 10.1038/nn1346.
Ramón y Cajal S, Glickstein M, Thorpe SA: The structure of the retina. 1972, Springfield, Ill.,: C. C. Thomas
Hinds JW, Hinds PL: Early ganglion cell differentiation in the mouse retina: an electron microscopic analysis utilizing serial sections. Dev Biol. 1974, 37: 381-416. 10.1016/0012-1606(74)90156-0.
Holt CE: A single-cell analysis of early retinal ganglion cell differentiation in Xenopus: from soma to axon tip. J Neurosci. 1989, 9: 3123-3145.
Halfter W, Schurer B: Disruption of the pial basal lamina during early avian embryonic development inhibits histogenesis and axonal pathfinding in the optic tectum. J Comp Neurol. 1998, 397: 105-117. 10.1002/(SICI)1096-9861(19980720)397:1<105::AID-CNE8>3.0.CO;2-4.
Poggi L, Vitorino M, Masai I, Harris WA: Influences on neural lineage and mode of division in the zebrafish retina in vivo. J Cell Biol. 2005, 171: 991-999. 10.1083/jcb.200509098.
Pujic Z, Malicki J: Retinal pattern and the genetic basis of its formation in zebrafish. Semin Cell Dev Biol. 2004, 15: 105-114. 10.1016/j.semcdb.2003.09.008.
Masai I, Lele Z, Yamaguchi M, Komori A, Nakata A, Nishiwaki Y, Wada H, Tanaka H, Nojima Y, Hammerschmidt M: N-cad-herin mediates retinal lamination, maintenance of forebrain compartments and patterning of retinal neurites. Development. 2003, 130: 2479-2494. 10.1242/dev.00465.
Geldmacher-Voss B, Reugels AM, Pauls S, Campos-Ortega JA: A 90-degree rotation of the mitotic spindle changes the orientation of mitoses of zebrafish neuroepithelial cells. Development. 2003, 130: 3767-3780. 10.1242/dev.00603.
Das T, Payer B, Cayouette M, Harris WA: In vivo time-lapse imaging of cell divisions during neurogenesis in the developing zebrafish retina. Neuron. 2003, 37: 597-609. 10.1016/S0896-6273(03)00066-7.
Thermes V, Grabher C, Ristoratore F, Bourrat F, Choulika A, Wit-tbrodt J, Joly JS: I-SceI meganuclease mediates highly efficient transgenesis in fish. Mech Dev. 2002, 118: 91-98. 10.1016/S0925-4773(02)00218-6.
Ho RK, Kane DA: Cell-autonomous action of zebrafish spt-1 mutation in specific mesodermal precursors. Nature. 1990, 348: 728-730. 10.1038/348728a0.
Olson EC: Onset of electrical excitability during a period of circus plasma membrane movements in differentiating Xenopus neurons. J Neurosci. 1996, 16: 5117-5129.
Hu H: Chemorepulsion of neuronal migration by Slit2 in the developing mammalian forebrain. Neuron. 1999, 23: 703-711. 10.1016/S0896-6273(01)80029-5.
Hutson LD, Jurynec MJ, Yeo SY, Okamoto H, Chien CB: Two divergent slit1 genes in zebrafish. Dev Dyn. 2003, 228: 358-369. 10.1002/dvdy.10386.
von Trotha JW, Campos-Ortega JA, Reugels AM: Apical localization of ASIP/PAR-3:EGFP in zebrafish neuroepithelial cells involves the oligomerization domain CR1, the PDZ domains, and the C-terminal portion of the protein. Dev Dyn. 2006, 235: 967-977. 10.1002/dvdy.20715.
Wei X, Cheng Y, Luo Y, Shi X, Nelson S, Hyde DR: The zebrafish Pard3 ortholog is required for separation of the eye fields and retinal lamination. Dev Biol. 2004, 269: 286-301. 10.1016/j.ydbio.2004.01.017.
Chenn A, Zhang YA, Chang BT, McConnell SK: Intrinsic polarity of mammalian neuroepithelial cells. Mol Cell Neurosci. 1998, 11: 183-193. 10.1006/mcne.1998.0680.
Salisbury JL, Baron A, Surek B, Melkonian M: Striated flagellar roots: isolation and partial characterization of a calcium-modulated contractile organelle. J Cell Biol. 1984, 99: 962-970. 10.1083/jcb.99.3.962.
Wei X, Malicki J: nagie oko, encoding a MAGUK-family protein, is essential for cellular patterning of the retina. Nat Genet. 2002, 31: 150-157. 10.1038/ng883.
Malicki J, Neuhauss SC, Schier AF, Solnica-Krezel L, Stemple DL, Stainier DY, Abdelilah S, Zwartkruis F, Rangini Z, Driever W: Mutations affecting development of the zebrafish retina. Development. 1996, 123: 263-273.
Bauch H, Stier H, Schlosshauer B: Axonal versus dendritic outgrowth is differentially affected by radial glia in discrete layers of the retina. J Neurosci. 1998, 18: 1774-1785.
Adler CE, Fetter RD, Bargmann CI: UNC-6/Netrin induces neuronal asymmetry and defines the site of axon formation. Nat Neurosci. 2006, 9: 511-518. 10.1038/nn1666.
Morgan JL, Dhingra A, Vardi N, Wong RO: Axons and dendrites originate from neuroepithelial-like processes of retinal bipolar cells. Nat Neurosci. 2006, 9: 85-92. 10.1038/nn1615.
Brittis PA, Silver J: Multiple factors govern intraretinal axon guidance: a time-lapse study. Mol Cell Neurosci. 1995, 6: 413-432. 10.1006/mcne.1995.1031.
Cayouette M, Whitmore AV, Jeffery G, Raff M: Asymmetric segregation of Numb in retinal development and the influence of the pigmented epithelium. J Neurosci. 2001, 21: 5643-5651.
Chenn A, McConnell SK: Cleavage orientation and the asymmetric inheritance of Notch1 immunoreactivity in mammalian neurogenesis. Cell. 1995, 82: 631-641. 10.1016/0092-8674(95)90035-7.
Kosodo Y, Roper K, Haubensak W, Marzesco AM, Corbeil D, Huttner WB: Asymmetric distribution of the apical plasma membrane during neurogenic divisions of mammalian neuroepithelial cells. EMBO J. 2004, 23: 2314-2324. 10.1038/sj.emboj.7600223.
Ferreira A, Palazzo RE, Rebhun LI: Preferential dendritic localization of pericentriolar material in hippocampal pyramidal neurons in culture. Cell Motil Cytoskeleton. 1993, 25: 336-344. 10.1002/cm.970250404.
Sharp GA, Weber K, Osborn M: Centriole number and process formation in established neuroblastoma cells and primary dorsal root ganglion neurones. Eur J Cell Biol. 1982, 29: 97-103.
Tsai LH, Gleeson JG: Nucleokinesis in neuronal migration. Neuron. 2005, 46: 383-388. 10.1016/j.neuron.2005.04.013.
Halfter W: Aberrant optic axons in the retinal pigment epithelium during chick and quail visual pathway development. J Comp Neurol. 1988, 268: 161-170. 10.1002/cne.902680203.
Brittis PA, Silver J: Exogenous glycosaminoglycans induce complete inversion of retinal ganglion cell bodies and their axons within the retinal neuroepithelium. Proc Natl Acad Sci USA. 1994, 91: 7539-7542. 10.1073/pnas.91.16.7539.
Jensen AM, Walker C, Westerfield M: mosaic eyes: a zebrafish gene required in pigmented epithelium for apical localization of retinal cell division and lamination. Development. 2001, 128: 95-105.
Raymond SM, Jackson IJ: The retinal pigmented epithelium is required for development and maintenance of the mouse neural retina. Curr Biol. 1995, 5: 1286-1295. 10.1016/S0960-9822(95)00255-7.
Rothermel A, Willbold E, Degrip WJ, Layer PG: Pigmented epithelium induces complete retinal reconstitution from dispersed embryonic chick retinae in reaggregation culture. Proc Biol Sci. 1997, 264: 1293-1302. 10.1098/rspb.1997.0179.