BMP suppresses WNT to integrate patterning of orthogonal body axes in adult planarians.
BMP suppresses WNT to integrate patterning of orthogonal body axes in adult planarians.
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BMP 抑制 WNT 以整合成年涡虫中正交身体轴的模式。
DOI：
10.1101/2023.01.10.523528
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Petersen,ChristianP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Clark,EleanorG;Petersen,ChristianP
成体再生在胚胎后环境中恢复损伤后正交体轴的模式。Planarians再生使用不同的全身信号主要调节每个轴尺寸：前后Wnt，背腹BMP，和内外侧Wnt 5和狭缝决定因素。再生是如何协调垂直的组织轴而不破坏胚胎的活动还没有完全理解。在这里，我们报告说，Planarian dorsoventral regulatorbmp 4抑制后determinantwnt 1提供模式输入的前后轴。双荧光原位杂交确定了不同的前后域内背中线肌肉表达eitherbmp 4 orwnt 1。抑制bmp 4和smad 1的稳态作用使wnt 1的表达增加，而通过nog 1; nog 2 RNAi增强BMP信号转导使wnt 1的表达域减少，dbmp 4的表达增加。稳态BMP信号扰动广泛影响前后的身份所测量的后方Wnt通路因子的表达，并造成AP区域化的咽祖细胞的定位错误，而不强烈影响前调节器的表达域。此外，wnt 1抑制提高了尾尖dbmp 4的表达。因此，背侧BMP信号和后wnt 1相互拮抗，以形成尾巴图案。此外，稳态bmp 4 RNAi引起外侧决定子twnt 5的内侧扩张，并减少内侧调节子slip的表达。而nog 1、nog 2 RNAi则限制wnt 5的表达。bmp 4和wnt 5的双RNAi导致外侧异位眼表型，证实bmp 4作用于wnt 5的上游以形成中外侧轴。这些结果表明bmp 4控制背腹信息，也通过抑制Wnt信号，影响前后和内外的身份。基于脊椎动物和刺胞动物的相关功能，Wnt和BMP交叉调节可能形成协调正交轴模式的古老机制。
Adult regeneration restores patterning of orthogonal body axes after damage in a post-embryonic context. Planarians regenerate using distinct body-wide signals primarily regulating each axis dimension: anteroposterior Wnts, dorsoventral BMP, and mediolateral Wnt5 and Slit determinants. How regeneration can coordinate perpendicular tissue axes without symmetry-breaking embryonic events is not fully understood. Here, we report that the planarian dorsoventral regulatorbmp4suppresses the posterior determinantwnt1to provide patterning input to the anteroposterior axis. Double-FISH identified distinct anteroposterior domains within dorsal midline muscle that express eitherbmp4orwnt1. Homeostatic inhibitionbmp4andsmad1expanded thewnt1expression anteriorly, while elevation of BMP signaling throughnog1;nog2RNAi reduced thewnt1expression domain and elevatedbmp4expression. Homeostatic BMP signal perturbation broadly affected anteroposterior identity as measured by expression of posterior Wnt pathway factors, and caused mislocalization of AP-regionalized pharynx progenitors, without strongly affecting expression domains of anterior regulators. Additionally,wnt1inhibition elevatedbmp4expression in the tip of the tail. Therefore, dorsal BMP signals and posteriorwnt1mutually antagonize for patterning the tail. Furthermore, homeostaticbmp4RNAi caused medial expansion of the lateral determinantwnt5and reduced expression of the medial regulatorslit. By contrast,nog1;nog2RNAi restrictedwnt5expression. Double RNAi ofbmp4andwnt5resulted in lateral ectopic eye phenotypes, suggestingbmp4acts upstream ofwnt5to pattern the mediolateral axis. These results indicatebmp4controls dorsoventral information and also, through suppression of Wnt signals, influences anteroposterior and mediolateral identity. Based on related functions across vertebrates and Cnidarians, Wnt and BMP cross-regulation could form an ancient mechanism for coordinating orthogonal axis patterning.
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