伪足在羽毛分叉系统中的作用研究

作     者：程冬洋 

作者单位：福州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：乐志操

授予年度：2015年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071002[理学-动物学] 

主      题：羽毛分叉 伪足 Rho A Cdc 42 FGF Notch 

摘      要：羽毛具有精密排布层次分明的分叉结构,是研究分叉发生的绝佳模型。在分叉发生的过程中,平滑的上皮细胞层几乎同时形成周期性排布的分叉结构。多种信号分子如FGF、Notch、BMP、Wnt等,都能调节羽毛分叉的发生。但是分叉过程中精确的分子机制和细胞行为仍不清楚。在果蝇气管系统或脊椎动物血管系统中,间充质细胞分泌特定因子诱导分叉上皮细胞伸出伪足,伪足介导相应信号通路的活化,调节分叉形成。我们在羽毛分叉系统中也发现了伪足的存在。在羽毛分叉系统中伪足是由F-actin构成,VASP和Fscn1在伪足上有定位。免疫染色及电镜观察发现,轴的近端到远端基底上皮细胞都有伪足。而分叉的近端有伪足,分叉形成的同时伪足消失,说明伪足与分叉的形成有一定的关系。细胞粘附分子NCAM、LCAM和β-cat等在伪足上富集定位,使其有粘附作用。伪足与Tenascin C成指状交叉,表明伪足伸入到基底膜中。Rho家族能够调节细胞骨架和伪足。在Hela细胞中伪足受Rho A和Cdc 42的调节。通过慢病毒感染的方式,在鸡毛囊内过表达DN型Rho A和Cdc 42,羽毛尖端轴变成小分叉。在毛管轴局部过表达DN型Rho A和Cdc 42,轴新形成的小分叉上伪足消失。因此,伪足受Rho调节,且能影响分叉的发生。通过RT-PCR发现,Fgf2和Fgf10的表达从DP到Pulp逐渐递减,原位杂交进一步确定。在毛管局部过表达Fgf10,分叉融合成轴,且诱导伪足形成。通过SU5402抑制FGF信号,轴变成小分叉,其上伪足消失。在Hela细胞中SU5402同样能抑制伪足。因此,FGF能够调节伪足形成和分叉发生。pERK1/2在轴和近端未分叉处有活化,在分叉上没有活化。PD98059抑制pERK活化,表型与SU5402相似,表明pERK参与了伪足和分叉的调节。原位杂交显示Notch1在羽小枝基板表达,Ser1表达与Notch1相似,Ser2在边缘板表达。过表达Notch1分叉融合成轴,轴上没有伪足出现。RNAi-Notch1轴变成小分叉,伪足消失。Notch信号能够调节分叉发生,但不能直接诱导伪足形成。β-cat和LCAM在分叉羽小枝基板处高表达,介导细胞粘附成团形成分叉的核心。Notch1通过β-cat直接结合,参与了分叉核心形成的调节。RNAi-Ecad羽毛尖端轴变成分叉,表型与Notchl 一致。而RNAi-β-cat羽毛尖端分叉一边缺失。综上所述,在羽毛毛囊近端,基底上皮细胞伸出伪足,感受间充质中的FGF信号,抑制上皮细胞形成分叉。随着向上生长,间充质中FGF信号下降,基底上皮细胞伪足缩短至消失,同时分叉发生。Notch信号也参与了分叉的调节。本文初步探索了伪足结构、调节及其在羽毛分叉中的作用,为羽毛分叉的机制提供了新的假说。