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在大多數(shù)脊椎動(dòng)物中，左右差異是在胚胎發(fā)生早期，由一小群被稱為左右組織者（left-right organizer，LRO）的細(xì)胞確定的。在這個(gè)LRO中，活動(dòng)纖毛快速移動(dòng)，形成細(xì)胞外液的左向流動(dòng)，這是左右差異的第一個(gè)標(biāo)志，但這種流動(dòng)是如何被感知，并轉(zhuǎn)化為后來(lái)的分子和解剖學(xué)上的左右不對(duì)稱的尚不清楚。
近日，通過(guò)對(duì)小鼠胚胎的研究，Katoh等人發(fā)現(xiàn)，不動(dòng)的纖毛能感知到流動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械力，并提出了一種感知流動(dòng)方向的生物物理機(jī)制。相關(guān)研究發(fā)表在《Science》上，文章標(biāo)題為：“Immotile cilia mechanically sense the direction of fluid flow for left-right determination"。
與此同時(shí)，Djenoune等人在斑馬魚(yú)中使用光鑷和實(shí)時(shí)成像顯示，組織器中不動(dòng)的纖毛作為機(jī)械傳感器，將細(xì)胞外液體流動(dòng)轉(zhuǎn)化為鈣信號(hào)。當(dāng)活動(dòng)纖毛癱瘓，正常流動(dòng)停止時(shí)，機(jī)械操作纖毛可以挽救，甚至扭轉(zhuǎn)左右模式。因此，睫狀力的感知是必要的，充分的，并指導(dǎo)胚胎側(cè)。
研究發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎腹側(cè)節(jié)點(diǎn)上的靜止纖毛，是感知向左流動(dòng)的液體所必需的，這打破了身體的左右對(duì)稱。在這項(xiàng)工作中，研究人員 展示了節(jié)點(diǎn)上不動(dòng)的纖毛在響應(yīng)流動(dòng)時(shí)沿背腹軸發(fā)生不對(duì)稱變形。光鑷對(duì)不動(dòng)纖毛的機(jī)械刺激可誘導(dǎo)靶細(xì)胞中鈣離子瞬變和Dand5信使RNA (mRNA)的降解。Pkd2通道蛋白優(yōu)先定位于不動(dòng)纖毛的背側(cè)，鈣離子瞬變優(yōu)先由指向腹側(cè)的機(jī)械刺激誘導(dǎo)。該結(jié)果揭示了節(jié)點(diǎn)上靜止纖毛感知流體流動(dòng)方向的生物物理機(jī)制。
在細(xì)胞外流體定向流動(dòng)的作用下，LRO中的不動(dòng)纖毛會(huì)沿著背腹軸變形，從而產(chǎn)生能傳達(dá)流動(dòng)方向的鈣信號(hào)。該研究結(jié)果揭示了在演化上的保守機(jī)制，這個(gè)機(jī)制對(duì)于打破發(fā)育過(guò)程中的對(duì)稱性起著關(guān)鍵作用。
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