Mechanical oscillations orchestrate axial patterning through Wnt activation in Hydra.
Mechanical oscillations orchestrate axial patterning through Wnt activation in Hydra.
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DOI：
10.1126/sciadv.abj6897
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发表时间：
2021-12-10
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Tsiairis CD
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ferenc J;Papasaikas P;Ferralli J;Nakamura Y;Smallwood S;Tsiairis CD
机械化学反馈驱动水螅组织再生过程中的图案。在许多系统中，机械输入在发育和再生过程中塑造细胞命运决定，但这种串扰的机制通常不清楚。在再生水螅组织球体中，周期性的螺旋驱动的膨胀和收缩循环以组织拉伸的形式产生机械刺激。在这里，我们证明了在膨胀过程中的组织拉伸是重要的头部组织的外观-一组细胞分泌的Wnt 3配体。利用时间序列RNA表达谱，我们将Wnt信号的上调确定为机械输入的关键读数。在该系统中，Wnt 3表达水平对应于拉伸水平，并且Wnt 3过表达单独使得在不存在机械刺激的情况下能够成功再生。我们的研究结果使机械信号的水螅图案化的框架，并突出了广泛的意义，图案化上皮管腔的机械化学反馈回路。
Mechanochemical feedback drives patterning in Hydra tissue during regeneration. Mechanical input shapes cell fate decisions during development and regeneration in many systems, yet the mechanisms of this cross-talk are often unclear. In regenerating Hydra tissue spheroids, periodic osmotically driven inflation and deflation cycles generate mechanical stimuli in the form of tissue stretching. Here, we demonstrate that tissue stretching during inflation is important for the appearance of the head organizer—a group of cells that secrete the Wnt3 ligand. Exploiting time series RNA expression profiles, we identify the up-regulation of Wnt signaling as a key readout of the mechanical input. In this system, the levels of Wnt3 expression correspond to the levels of stretching, and Wnt3 overexpression alone enables successful regeneration in the absence of mechanical stimulation. Our findings enable the incorporation of mechanical signals in the framework of Hydra patterning and highlight the broad significance of mechanochemical feedback loops for patterning epithelial lumens.
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