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。2017年3月14日；12（3）：e01735258。
doi:10.1371/journal.pone.0173258。 2017年电子收集。

前脑发育过程中鞭毛内转运基因的独特时空要求

约翰·斯内德克 1, 伊丽莎白·N·斯科克 2 三, 杰米·斯特鲁夫 2 三, Ching-Fang Chang公司 2 三, 梅根·西奥尼 1, 帕梅拉五世 4, 萨曼莎·布鲁格曼 2 三, 罗尔夫·斯托特曼 1 2
附属公司

前脑发育过程中鞭毛内转运基因的独特时空要求

约翰·斯内德克等。 公共科学图书馆一号。 。

摘要

初生纤毛是从几乎所有细胞延伸出来的细胞器，是正确调节许多典型发育途径所必需的。对睫状体形态和功能重要的蛋白质在皮层发育中的作用是一个相对缺乏研究的领域。在这里，我们采用了一种遗传学方法来确定已知对初级纤毛功能重要的三种鞭毛内转运蛋白在前脑发育中的作用。我们在一系列特定时空域中对Kif3a、Ift88和Ttc21b进行了基因消融。由此产生的表型允许我们得出几个结论。首先，我们得出结论，Ttc21b皮质表型不是由于大脑内部Ttc21b的活性所致。其次，一些最显著的表型来自神经嵴细胞和邻近表面外胚层的消融，表明纤毛在发育中的胚胎头部中传递关键的组织-组织相互作用。最后，我们注意到，仅间隔一个胚胎日进行的消融在表型上存在显著差异，这表明这三个基因在皮层发育中的时空需求非常离散。

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数字

图1
图1。用于消融纤毛基因的Cre转基因重组模式。
Cre介导的与R26R-lacZ型所有使用的行都会显示报表。（A-D）EIIa-核心在整个胚胎中高水平表达，具有一些嵌合体，包括早期器官发生阶段的整个神经系统（D）。（E-H）福克斯1-Cre在发育早期的端脑中高度表达，但在上覆的表面外胚层（H）中不表达。（I-L）Emx1-核心对背侧端脑具有特异性，在31和34体节（~E10.5）之间重组明显。注意，与福克斯1-Cre.（M-N）Wnt1-Cre系列活动见于神经管的中脑和背中线，以及布满颅面组织的新兴神经嵴细胞（N，O）。注意端脑未见表达（P）。Ap2-Cre公司在背中线和神经嵴样中检测到重组Wnt1-Cre系列但也位于端脑背侧（T）。（t=端脑）
图2
图2。删除Ttc21b型仅从发育中的前脑不会导致皮层畸形。
（A-N）Emx1-核心用于删除的条件等位基因Ttc21b型但不会导致形态学（A、B、G、H、I、J）、组织学（C、D、K、L）或神经分化（E、F中TuJI的免疫组织化学）表型。控制和Emx1-核心；Ttc21b型flox/aln公司胚胎显示在E14.5（A-F）和E18.5（G-N）。。福克斯1-Cre缺失也不会导致E14.5（O-T）或E18.5（U-Z）的皮层表型。每个基因型的Cre重组模式用ROSA公司dTom/EGFP公司报告等位基因（M，N，AA，BB）。所有成对图像的放大倍数都相同。（t=端脑）（CC）大脑大小的量化标准化，以控制每个实验。中心线表示中间线；框限表示R软件确定的第25和75个百分位；晶须从第25和75百分位延伸到四分位范围的1.5倍，异常值用点表示；数据点绘制为开放圆。n分别为11、4、4、3、4、6、3。灰色=wt，红色=mut
图3
图3。删除Ttc21b型具有EIIa-核心纯合表型Ttc21b型氮化铝/氮化铝胚胎。
基因消融Ttc21b型利用EIIa-核心创造了小头脑（D，G），类似于纯合子空胚（L，M）。这个ROSA公司dTom/EGFP公司报告等位基因显示了一些EIIa-核心EGFP表达（B，E，H）标记重组组织的胚胎和dTom表达（C，F，I）表示没有Cre活性的组织。所有成对图像的放大倍数都相同。（t=端脑）
图4
图4。的表达式Ttc21b型。
Ttc21b型lacZ公司E6.5-E10.5表达。正面图如B、D、F、H所示。
图5
图5。删除Ttc21b型来自神经嵴细胞和表面外胚层。
（A-L）Wnt1-Cre系列介导性缺失Ttc21b型E14.5（A-F）或E18.5（G-L）时，不会导致前脑的形态学（A、B、G、H、I、J）、组织学（C、D、K、L）或神经分化（E、F）表型。中脑在E18.5处增大（J中的双箭头）。（M-X）Ap2-Cre；Ttc21b型flox/aln公司E14.5和E18.5的胚胎前脑增大（N，V中的箭头），皮质结构受损（P，X），分化神经元数量减少（R）。E18.5中也记录到嗅球缺失（V中的星号）。所有成对图像的放大倍数都相同。（Y） 大脑大小的量化。中心线表示中间线；框限表示R软件确定的第25和75个百分位；晶须从第25和75百分位延伸到四分位范围的1.5倍，异常值用点表示；数据点绘制为开放圆。n分别为6、3、5、12、5、3、3和5。（**：p<0.005）。
图6
图6。删除基夫3a在前脑发育的早期阶段，会导致大脑增大。
（A-L）福克斯1-Cre用于删除的条件等位基因基夫3a前脑在E14.5（B）和E18.5（H，J，）处增大。在E14.5的中间区域发现分化较少的神经元（D、F、箭头显示TuJI减少的特定区域）。突变株E18.5处没有嗅觉球（J中的星号）。（M-X）在Emx1-核心消融，但效果要轻得多。所有成对图像的放大倍数都相同。（Y） 大脑大小的量化。中心线表示中间线；框限表示R软件确定的第25和75个百分位；晶须从第25和75百分位延伸到四分位范围的1.5倍，异常值用点表示；数据点绘制为开放圆。n分别为12、9、12、7、9、7、12、4。（*：p<0.05，**：p<0.005）
图7
图7。删除基夫3a从神经嵴和表面引起皮层畸形。
（A-L）Wnt1-Cre系列介导性缺失基夫3a导致E14.5（A-F）和E18.5（G-L）前脑的形态学（A、B、G、H、I、J）和组织学（C、D、K、L）表型。第三个心室在E14.5处扩大（箭头表示D处心室底部扩大）。（M-X）Ap2-Cre；基夫3aflox/flox公司E14.5和E18.5的胚胎前脑显著增大（N，V），皮质结构受到破坏（P，R，X）。所有成对图像的放大倍数都相同。（Y） 大脑大小的量化。中心线表示中间线；框限表示R软件确定的第25和75个百分位；胡须从第25个百分位数和第75个百分位数延伸到四分位数范围的1.5倍，异常值用点表示；数据点绘制为开放圆。n=6、6、8、3、5、4、6、5。（*：p<0.05，**：p<0.0005）
图8
图8。删除88英尺在前脑发育的早期阶段，会导致大脑增大。
（A-L）福克斯1-Cre用于删除的条件等位基因88英尺前脑在E14.5（B）和E18.5（H，J，）处增大。在检查的所有阶段（D，L），大脑皮层结构都被破坏，E14.5（F）中分化的神经元较少。（M-R）类似但不太严重的表型Emx1-核心E14.5处的烧蚀。（S-X）E18.5突变体表现正常。所有成对图像的放大倍数都相同。（Y） 大脑大小的量化。中心线表示中间线；框限表示R软件确定的第25和75个百分位；晶须从第25和75百分位延伸到四分位范围的1.5倍，异常值用点表示；数据点绘制为开放圆。n分别为12、6、7、5、7、4、13、4。（*：p=0.011，**：p<0.005）。
图9
图9。删除88英尺从神经嵴和表面引起皮层畸形。
（A-L）Wnt1-Cre系列介导的88英尺导致E14.5（A-F）和E18.5（G-L）前脑的形态学（A、B、G、H、I、J）和组织学（C、D、K、L）表型。第三脑室在E14.5处增大（箭头表示D中脑室底部加宽），在E18.5处裂开（L）。（M-X）Ap2-Cre型；88英尺flox/flox公司E14.5和E18.5的胚胎前脑显著增大（N，V），皮质结构受到破坏（P，R，X）。所有成对图像的放大倍数都相同。（Y） 大脑大小的量化。中心线表示中间线；框限表示R软件确定的第25和75个百分位；晶须从第25和75百分位延伸到四分位范围的1.5倍，异常值用点表示；数据点绘制为开放圆。n分别为7、4、6、6、8、4、4和4。（*：p=0.013，**：p<0.002）
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