Mechanical Coupling Coordinates the Co-elongation of Axial and Paraxial Tissues in Avian Embryos.
Mechanical Coupling Coordinates the Co-elongation of Axial and Paraxial Tissues in Avian Embryos.
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DOI：
10.1016/j.devcel.2020.08.007
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发表时间：
2020-11-09
影响因子：
11.8
通讯作者：
Pourquié O
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xiong F;Ma W;Bénazéraf B;Mahadevan L;Pourquié O
经历形态发生的组织彼此施加机械作用。发展计划如何适应或利用这些影响仍然很少探索。在这里，使用现场成像，建模和显微手术扰动的组合，我们表明，在形成鸟类胚胎体的轴和近轴组织协调其伸长率通过机械相互作用。首先，细胞运动性梯度驱动近轴前体中胚层（PSM）扩张，导致轴向神经管和脊索的压缩;其次，PSM压缩和极化细胞嵌入驱动的轴向组织的伸长向后推动尾侧祖结构域;最后，轴向推动驱动中线PSM细胞的侧向运动，以维持PSM生长和细胞运动性。这些相互作用形成了一个类似发动机的正反馈回路，它维持了耦合组织的共享伸长速率。我们的研究结果表明，组织间的力量在协调不同的身体轴组织在其共同伸长的关键作用。多种组织在体轴形成过程中经历不同的形态学变化，但它们的伸长速率相似。Xiong等人揭示了这种共伸长是通过鸡胚胎中近轴组织和轴组织之间的机械反馈回路来协调的。这种类型的组织间机械耦合为复杂的形态发生提供了鲁棒性。
Tissues undergoing morphogenesis impose mechanical effects on one another. How developmental programs adapt to or take advantage of these effects remains poorly explored. Here, using a combination of live imaging, modeling, and microsurgical perturbations, we show that the axial and paraxial tissues in the forming avian embryonic body coordinate their rates of elongation through mechanical interactions. First, a cell motility gradient drives paraxial presomitic mesoderm (PSM) expansion, resulting in compression of the axial neural tube and notochord; second, elongation of axial tissues driven by PSM compression and polarized cell intercalation pushes the caudal progenitor domain posteriorly; finally, the axial push drives the lateral movement of midline PSM cells to maintain PSM growth and cell motility. These interactions form an engine-like positive feedback loop, which sustains a shared elongation rate for coupled tissues. Our results demonstrate a key role of inter-tissue forces in coordinating distinct body axis tissues during their co-elongation. Multiple tissues undergo distinct morphological changes during body axis formation yet their elongation rate is similar. Xiong et al. reveal that this co-elongation is coordinated through a mechanical feedback loop between paraxial and axial tissues in the chicken embryo. This type of inter-tissue mechanical coupling provides robustness for complex morphogenesis.
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