De novo formation of left-right asymmetry by posterior tilt of nodal cilia

doi:10.1371/journal.pbio.0030268

.2005年8月；3（8）：e268。

doi:10.1371/journal.pbio.0030268。 Epub 2005年7月26日。

结节纤毛后倾导致左右不对称的从头形成

野中伸男¹, 吉叶聪子, 渡边大辅, Shingo Ikeuchi先生, Tomonobu Goto公司, 华莱士·F·马歇尔, 滨田浩史

附属公司

PMID： 16035921
预防性维修识别码：项目经理1180513
内政部： 10.1371/期刊.pbio.0030268

结节纤毛后倾导致左右不对称的从头形成

野中伸男等。公共科学图书馆生物. 2005年8月.

.2005年8月；3（8）：e268。

doi:10.1371/journal.pbio.0030268。 Epub 2005年7月26日。

作者

野中伸男¹, 佐藤义叶, 渡边大辅, 池内慎吾, Tomonobu Goto公司, 华莱士·F·马歇尔, 滨田浩史

附属

¹日本大阪大学前沿生物科学研究生院。snonaka@itsa.ucsf.edu

PMID： 16035921
预防性维修识别码：项目经理1180513
内政部： 10.1371/期刊.pbio.0030268

摘要

在发育中的小鼠胚胎中，淋巴结腹侧的向左液体流动决定了左右（L-R）不对称性。然而，结纤毛的旋转运动可以产生单向流动的机制仍然是假设的。在这里，我们通过对节纤毛的运动和形态分析以及流体动力学模型实验来解决这个问题。我们发现纤毛直立，不垂直于节点表面，但向后倾斜。我们在模型实验中进一步证实，这种后倾可以产生向左流动。这些结果强烈表明，L-R不对称性不是每个细胞内预先存在的L-R不对称的后代，而是通过结合三种空间信息来源重新产生的：前后轴和背腹轴，以及睫状体运动的手性。

PubMed免责声明

数字

**图1。流动生成机制**
如果纤毛的轴不垂直于细胞表面但向后倾斜，纤毛的顺时针圆周运动可以产生向左的定向流动。由于与细胞表面的距离，左侧纤毛（红色箭头）比右侧纤毛（蓝色箭头）更有效地拖曳周围的水，从而产生总的向左力（紫色箭头）。详见正文。如视频S1所示，旋转的纤毛由于粘性阻力而略微弯曲。

**图2。节点纤毛运动轨迹**
（A）背景减影后增强DIC图像中的结节纤毛痕迹。根部的位置用黑色表示，尖端用蓝色、绿色和橙色表示。大多数纤毛的图案与倾斜锥体的投影一致（蓝色和绿色，见正文），而一些纤毛的运动呈D形（橙色）。A、 P、L和R分别表示节点的前、后、左侧和右侧。纤毛旋转方向为顺时针（箭头）。（B）纤毛的基本旋转运动与其在不同倾斜角度下的投影图像之间的关系。

**图3。睫状节向后倾斜并定位**
（A）野生型淋巴结的扫描电子显微照片。请注意，纤毛发自细胞的后部。视角相对于水平线约为30°。（B，C）iv/iv节点的扫描电子显微照片。（C）是箭头指示的（B）中区域的高倍图片。（D）从多次扫描电子显微图像中推断立体摄影后iv/iv节纤毛的倾斜。黄色线条表示纤毛，红色圆点表示根部位置，蓝色正方形表示最适合节点表面的平面。当我们计算纤毛的倾斜度时，我们将倾斜度分为A-P（前-后）和L-R分量。A-P轴平均倾斜26.6°（向后），L-R轴平均倾斜0.06°（向右）。（E）节点细胞的免疫荧光图像显示为三维共焦数据堆栈的投影。γ-微管蛋白（红色）和ZO-1（绿色）的免疫荧光分别显示基底体和细胞边界。（F）从腹侧（顶部）和右侧（底部）对（E）进行三维重建，显示基础身体位置的后部偏移。白线将细胞分为前后两半。位于前部和后部的基底体分别以黄色和红色显示。（G）推测性解释基底体在纤毛节方向和位置上的后偏。由于淋巴结细胞有点圆形，如果基底体位于这些细胞的后部，即使基底体与质膜垂直，也会导致纤毛向后倾斜。

**图4。后倾机构的实验流体动力学模型**
（A）模型的示意图。步进电机驱动的电线搅拌30000厘泊的硅油。请注意，流体表面与亚克力板接触。由此产生的流动可视为闪烁颗粒穿过板上的孔插入的运动。电线通过弹性体连接器连接到电机轴上，以平滑电机的步进运动。导线的路径完全由两个角度θ和ψ指定，如图所示。（B）模型的照片。指示了相应的方向。（C）向左流动。由五根旋转电线（照片中可见白线）产生的水流在距离表面3 mm的深度处向左闪烁。闪光的轨迹在远离金属丝的地方弯曲（t=3′），因为闪光已经到达腔室的壁。比例=1 cm.（D）流速（向左分量）作为倾斜和弯曲角度的函数。此处显示的流速表示3 mm深度处的流速。当钢丝路径在部分旋转过程中与板表面相切时（即ψ+θ=90°），流量最有效。（E）靠近地表的向左流动。在液体表面右侧注入闪光剂（深度不超过1mm）。只观察到向左流动。比例=1 cm。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

左右测定期间小鼠节点纤毛的不对称旋转笔划。
高松A、石川T、新原K、滨田H。高松A等人。物理评论E Stat Nonlin软物质物理。2013年5月；87(5):050701. doi:10.1103/PhysRevE.87.050701。Epub 2013年5月15日。物理评论E Stat Nonlin软物质物理。2013 PMID：23767475
应用人工流修改小鼠节点流。
Nonaka S。 Nonaka S。方法细胞生物学。2009;91:287-97. doi:10.1016/S0091-679X（08）91015-3。Epub 2009年12月1日。方法细胞生物学。2009 PMID：20409792
用人工节点流测定小鼠胚胎的左右模式。
Nonaka S、Shiratori H、Saijoh Y、Hamada H。 Nonaka S等人。自然。2002年7月4日；418(6893):96-9. doi:10.1038/nature00849。自然。2002 PMID：12097914
节点流动和左右不对称的产生。
Hirokawa N、Tanaka Y、Okada Y、Takeda S。 Hirokawa N等人。单元格。2006年4月7日；125(1):33-45. doi:10.1016/j.cell.2006.03.002。单元格。2006 PMID：16615888 审查。
脊椎动物左右不对称中心的纤毛多功能细胞器。
Basu B，Brueckner M。 Basu B等人。当前最高开发生物。2008;85:151-74. doi:10.1016/S0070-2153（08）00806-5。当前最高开发生物。2008 PMID：19147005 审查。

查看所有类似文章

引用人

对纤毛在细胞信号传导中功能的新机制理解。
Hilgendorf KI、Myers BR、Reiter JF。 Hilgendorf KI等人。 Nat Rev Mol细胞生物学。2024年7月；25(7):555-573. doi:10.1038/s41580-023-00698-5。Epub 2024年2月16日。 Nat Rev Mol细胞生物学。2024 PMID：38366037 审查。
纤毛在心脏发育和疾病中的作用。
Shaikh Qureshi WM，Hentges KE。 Shaikh Qureshi WM等人。 Ann Hum基因。2024年1月；88(1):4-26. doi:10.1111/ahg.12534。Epub 2023年10月23日。 Ann Hum基因。2024 PMID：37872827 免费PMC文章。审查。
这个RSPH4A系列原发性纤毛运动障碍的基因。
De Jesús-Rojas W、Meléndez-Montañez J、Muñiz-Hernández J，Marra-Nazario A、Alvarado-Huerta F、Santos-López A、Ramos-Benitez MJ、Mosquera RA。 De Jesús-Rojas W等人。国际分子科学杂志。2023年1月18日；24(3):1936. doi:10.3390/ijms24031936。国际分子科学杂志。2023 PMID：36768259 免费PMC文章。审查。
了解偏侧性障碍和左右组织者：斑马鱼的见解。
Forrest K、Barricella AC、Pohar SA、Hinman AM、Amack JD。 Forrest K等人。前细胞发育生物学。2022年12月23日；10:1035513. doi:10.3389/fcell.2022.1035513。eCollection 2022年。前细胞发育生物学。2022 PMID：36619867 免费PMC文章。审查。
脊椎动物左右对称性破坏期间的结节不对称和刺猬信号。
内格列蒂·密歇根州、博泽·N、佩特里·N、克伦尼奥夫·S、齐科利亚·N。 Negretti MI等人。前细胞发育生物学。2022年9月12日；10:957211. doi:10.3389/fcell.2022.957211。eCollection 2022年。前细胞发育生物学。2022 PMID：36172285 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Hamada H，Meno C，Watanabe D，Saijoh Y。脊椎动物左右不对称的建立。Nat Rev基因。2002;3:103–113.-公共医学
1. Nonaka S、Tanaka Y、Okada Y、Takeda S、Harada A。在缺乏KIF3B运动蛋白的小鼠中，由于失去节纤毛而导致胚胎外液向左流动，从而导致左右不对称的随机化。单元格。1998;95:829–837.-公共医学
1. Nonaka S，Shiratori H，Saijoh Y，Hamada H。通过人工节点流测定小鼠胚胎的左右模式。自然。2002;418:96–99.-公共医学
1. Tabin CJ、Vogan KJ。脊椎动物左右轴规格的双纤毛模型。基因开发2003；17:1–6.-公共医学
1. McGrath J，Somlo S，Makova S，Tian X，Brueckner M。两个单眼节群在小鼠中引发左右不对称。单元格。2003;114:61–73.-公共医学

出版物类型

行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

LinkOut-更多资源

全文源
其他文献来源
- H1连接

[1] Hamada H，Meno C，Watanabe D，Saijoh Y。脊椎动物左右不对称的建立。Nat Rev基因。2002;3:103–113.-公共医学

[2] Hamada H，Meno C，Watanabe D，Saijoh Y。脊椎动物左右不对称的建立。Nat Rev基因。2002;3:103–113.-公共医学

[3] Nonaka S、Tanaka Y、Okada Y、Takeda S、Harada A。在缺乏KIF3B运动蛋白的小鼠中，由于失去节纤毛而导致胚胎外液向左流动，从而导致左右不对称的随机化。单元格。1998;95:829–837.-公共医学

[4] Nonaka S、Tanaka Y、Okada Y、Takeda S、Harada A。在缺乏KIF3B运动蛋白的小鼠中，由于失去节纤毛而导致胚胎外液向左流动，从而导致左右不对称的随机化。单元格。1998;95:829–837.-公共医学

[5] Nonaka S，Shiratori H，Saijoh Y，Hamada H。通过人工节点流测定小鼠胚胎的左右模式。自然。2002;418:96–99.-公共医学

[6] Nonaka S，Shiratori H，Saijoh Y，Hamada H。通过人工节点流测定小鼠胚胎的左右模式。自然。2002;418:96–99.-公共医学

[7] Tabin CJ、Vogan KJ。脊椎动物左右轴规格的双纤毛模型。基因开发2003；17:1–6.-公共医学

[8] Tabin CJ、Vogan KJ。脊椎动物左右轴规格的双纤毛模型。基因开发2003；17:1–6.-公共医学

[9] McGrath J，Somlo S，Makova S，Tian X，Brueckner M。两个单眼节群在小鼠中引发左右不对称。单元格。2003;114:61–73.-公共医学

[10] McGrath J，Somlo S，Makova S，Tian X，Brueckner M。两个单眼节群在小鼠中引发左右不对称。单元格。2003;114:61–73.-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

结节纤毛后倾导致左右不对称的从头形成

附属

结节纤毛后倾导致左右不对称的从头形成

作者

附属

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

相关信息

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源