Labeling and Imaging Cells in the Zebrafish Hindbrain

Key to understanding the morphogenetic processes that shape the early vertebrate embryo is the ability to image cells at high resolution. In zebrafish ...

University of Maryland, Baltimore County

&#x5FAE;&#x7BA1;&#x662F;&#x7EC6;&#x80DE;&#x6781;&#x6027;&#x3001; &#x4F53;&#x7CFB;&#x7ED3;&#x6784;&#x548C;&#x52A8;&#x529B;&#x7684;&#x91CD;&#x8981;&#x76D1;&#x7BA1;&#x673A;&#x6784;&#x3002;&#x5FAE;&#x7BA1;&#x7F51;&#x7EDC;&#x7684;&#x7EC4;&#x7EC7;&#x662F;&#x7279;&#x5B9A;&#x4E8E;&#x4E0A;&#x4E0B;&#x6587;&#x7684;&#x3002;&#x975E;&#x6781;&#x5316;&#x7684;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5185;&#x5FAE;&#x7BA1;&#x5B9A;&#x4F4D;&#x5230;&#x4E2D;&#x5FC3;&#x4F53;&#x548C;&#x5F62;&#x6210;&#x5F84;&#x5411;&#x9635;&#x5217;&#x3002;&#x6700;&#x4E0A;&#x76AE;&#x7EC6;&#x80DE;&#xFF0C;&#x5FAE;&#x7BA1;&#x662F; noncentrosomal&#xFF0C;&#x6CBF;&#x540E;&#x80F8;&#x819C;&#x5E95;&#x8F74;&#x548C;&#x4E2D;&#x5FC3;&#x4F53;&#x6A21;&#x677F;&#x5BF9;&#x9F50;&#x7EA4;&#x6BDB;&#x3002;&#x5B83;&#x9075;&#x5FAA;&#x73B0;&#x8EAB;&#x8BF4;&#x6CD5;&#x95F4;&#x8D28;&#x4E0A;&#x76AE;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7684;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5FC5;&#x987B;&#x5E7F;&#x6CDB;&#xFF0C;&#x91CD;&#x7EC4;&#x5176;&#x5FAE;&#x7BA1;&#x7F51;&#x7EDC;&#x5374;&#x5F88;&#x5C11;&#x4E86;&#x89E3;&#x6709;&#x5173;&#x8FD9;&#x4E00;&#x8FC7;&#x7A0B;&#x5982;&#x4F55;&#x7CBE;&#x5FC3;&#x7B56;&#x5212;&#x3002;&#x5C24;&#x5176;&#x662F;&#xFF0C;&#x89C4;&#x7BA1;&#x7684;&#x4E2D;&#x5FC3;&#x4F53;&#x6839;&#x5C16;&#x5B9A;&#x4F4D;&#x7684;&#x9014;&#x5F84;&#x4E0D;&#x8BE6;&#xFF0C;&#x9274;&#x4E8E;&#x7EA4;&#x6BDB;&#x6D41;&#x4F53;&#x63A8;&#x8FDB;&#x3001; &#x611F;&#x89C9;&#x548C;&#x4FE1;&#x53F7;&#x8F6C;&#x5BFC;&#x4E2D;&#x7684;&#x4F5C;&#x7528;&#x7684;&#x6838;&#x5FC3;&#x95EE;&#x9898;&#x3002;&#x6591;&#x9A6C;&#x9C7C;&#xFF0C;&#x795E;&#x7ECF;&#x7956;&#x7EC6;&#x80DE;&#x63A5;&#x53D7; neurulation&#xFF0C;&#x671F;&#x95F4;&#x9010;&#x6B65;&#x7ED3;&#x5408;&#x4E0A;&#x7684;&#x76AE;&#x5F62;&#x6210;&#xFF0C;&#x4ECE;&#x800C;&#x63D0;&#x4F9B;&#x4E86;&#x65B9;&#x4FBF;&#x7684;&#x4F53;&#x5185;&#x7EC6;&#x80DE;&#x80CC;&#x666F;&#xFF0C;&#x7528;&#x6765;&#x89E3;&#x51B3;&#x8FD9;&#x4E00;&#x95EE;&#x9898;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x8868;&#x660E;&#x5FAE;&#x7BA1;&#x9AA8;&#x67B6;&#x9010;&#x6E10;&#x4ECE;&#x8FC7;&#x6E21;&#x5F84;&#x5411;&#x5230;&#x5728; neurulation &#x548C; Pard3 &#x6765;&#x8C03;&#x89E3;&#x4E2D;&#x5FC3;&#x4F53;&#x5B9A;&#x4F4D;&#x7684;&#x6781;&#x6027;&#x86CB;&#x767D;&#x7ED3;&#x5408;&#xFF0C;&#x5FAE;&#x7BA1;&#x529F;&#x80FD;&#x7684;&#x7EBF;&#x6027;&#x7EC4;&#x7EC7;&#x3002;Pard3 &#x67AF;&#x7AED;&#x5BFC;&#x81F4;&#x8111;&#x79EF;&#x6C34;&#xFF0C;&#x7ECF;&#x5E38;&#x4E0E;&#x5F02;&#x5E38;&#x8111;&#x810A;&#x6DB2;&#x6D41;&#x52A8;&#x5DF2;&#x88AB;&#x94FE;&#x63A5;&#x5230;&#x7EA4;&#x6BDB;&#x7F3A;&#x9677;&#x7684;&#x7F3A;&#x9677;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x7814;&#x7A76;&#x7ED3;&#x679C;&#x4ECE;&#x800C;&#x4F7F;&#x96C6;&#x4E2D;&#x7EC6;&#x80DE;&#x5728; neurulation &#x671F;&#x95F4;&#x53D1;&#x751F;&#x7684;&#x4E8B;&#x4EF6;&#xFF0C;&#x5E76;&#x63ED;&#x793A;&#x4E2D;&#x5FC3;&#x4F53;&#x5B9A;&#x4F4D;&#x4E2D;&#x53D7;&#x7275;&#x8FDE;&#x7684;&#x65B0;&#x578B;&#x5206;&#x5B50;&#x673A;&#x5236;&#x3002;

&#x6781;&#x6027;&#x7684;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x4E2D;&#x5FC3;&#x4F53;&#x5B9A;&#x4F4D;&#x5728; neurulation &#x671F;&#x95F4;&#x9700;&#x8981; Pard3&#x3002;

Microtubules are essential regulators of cell polarity, architecture and motility. The organization of the microtubule network is context-specific. In non-polarized cells, microtubules are anchored to the centrosome and form radial arrays. In most epithelial cells, microtubules are noncentrosomal, align along the apico-basal axis and the centrosome templates a cilium. It follows that cells undergoing mesenchyme-to-epithelium transitions must reorganize their microtubule network extensively, yet little is understood about how this process is orchestrated. In particular, the pathways regulating the apical positioning of the centrosome are unknown, a central question given the role of cilia in fluid propulsion, sensation and signaling. In zebrafish, neural progenitors undergo progressive epithelialization during neurulation, and thus provide a convenient in vivo cellular context in which to address this question. We demonstrate here that the microtubule cytoskeleton gradually transitions from a radial to linear organization during neurulation and that microtubules function in conjunction with the polarity protein Pard3 to mediate centrosome positioning. Pard3 depletion results in hydrocephalus, a defect often associated with abnormal cerebrospinal fluid flow that has been linked to cilia defects. These findings thus bring to focus cellular events occurring during neurulation and reveal novel molecular mechanisms implicated in centrosome positioning.

The polarity protein Pard3 is required for centrosome positioning during neurulation.

Les microtubules sont des r&#xE9;gulateurs essentiels de la polarit&#xE9; cellulaire, l&#x26;#39;architecture et de la motilit&#xE9;. L&#x26;#39;organisation du r&#xE9;seau de microtubules est sp&#xE9;cifique au contexte. En non-polaris&#xE9;s cellules, les microtubules sont ancr&#xE9;es aux tableaux centrosome et la forme radiale. Dans la plupart des cellules &#xE9;pith&#xE9;liales, les microtubules sont noncentrosomal, s&#x26;#39;alignent le long de l&#x26;#39;axe apico-basale et les mod&#xE8;les de centrosome un cil. Il s&#x26;#39;ensuit que les cellules subissant une m&#xE9;senchyme &#xE0; &#xE9;pith&#xE9;lium transitions doivent r&#xE9;organiser leur r&#xE9;seau de microtubules beaucoup, mais est peu connue sur la fa&#xE7;on dont ce processus est orchestr&#xE9;. En particulier, les voies de r&#xE9;gulation du positionnement apical du centrosome sont inconnus, une question centrale &#xE9;tant donn&#xE9; le r&#xF4;le des cils dans la propulsion liquide, la sensation et de signalisation. Chez le poisson z&#xE8;bre, cellules prog&#xE9;nitrices neurales subir &#xE9;pith&#xE9;lialisation progressive au cours de la neurulation, et donc de fournir un moyen pratique dans le contexte cellulaire in vivo pour r&#xE9;pondre &#xE0; cette question. Nous d&#xE9;montrons ici que le cytosquelette des microtubules passe progressivement d&#x26;#39;une radiale &#xE0; l&#x26;#39;organisation lin&#xE9;aire pendant la neurulation et que la fonction des microtubules en collaboration avec le PARD3 prot&#xE9;ines de polarit&#xE9; &#xE0; la m&#xE9;diation de positionnement du centrosome. PARD3 r&#xE9;sultats &#xE9;puisement dans l&#x26;#39;hydroc&#xE9;phalie, un d&#xE9;faut souvent associ&#xE9;e &#xE0; un &#xE9;coulement de fluide c&#xE9;phalo-rachidien anormal qui a &#xE9;t&#xE9; li&#xE9;e &#xE0; des d&#xE9;fauts de cils. Ces r&#xE9;sultats apportent donc de se concentrer &#xE9;v&#xE9;nements cellulaires qui se produisent au cours de la neurulation et de r&#xE9;v&#xE9;ler de nouveaux m&#xE9;canismes mol&#xE9;culaires impliqu&#xE9;s dans le positionnement du centrosome.

La prot&#xE9;ine de polarit&#xE9; est PARD3 n&#xE9;cessaires au positionnement Centrosome Pendant neurulation

Mikrotubuli sind wesentliche Regulatoren der Zellpolarit&auml;t, Architektur und Motilit&auml;t. Die Organisation des Microtubule-Netzes ist Kontext-sensitive. In nicht-polarisierten Zellen Mikrotubuli sind das Zentrosom verankert und bilden radial-Arrays. In den meisten Epithelzellen Mikrotubuli sind Noncentrosomal, entlang der Apico-basale Achse und die Zentrosom-Vorlagen eine Zilie ausrichten. Daraus folgt, dass Zellen, die &Uuml;bergangsphase zwischen Mesenchym-zu-Epithel befinden ihre Microtubule-Netzwerk ausgiebig, reorganisieren m&uuml;ssen noch wenig verstanden ist, &uuml;ber wie dieser Proze&szlig; inszeniert ist. Insbesondere sind die Wege, die Regulierung der apikalen Positionierung der Zentrosom unbekannt, eine zentrale Frage, die angesichts der Rolle der Zilien in fl&uuml;ssigen Antrieb, Empfindung und Signalisierung. Im Zebrafisch neuronale Vorl&auml;uferzellen progressive Heilungsabschluss w&auml;hrend der Neuralplatte zu unterziehen und somit bieten einen bequemen in-vivo zellul&auml;ren Kontext in dem mit dieser Frage besch&auml;ftigen. Hier zeigen wir, dass Microtubule Zytoskeletts aus einem Radial lineare Organisation w&auml;hrend der Neurulation und die Mikrotubuli-Funktion in Verbindung mit der Polarit&auml;t-Protein Pard3 Zentrosom Positionierung vermitteln allm&auml;hlich &uuml;bergeht. Pard3 Ersch&ouml;pfung f&uuml;hrt Hydrozephalus, einen Defekt, oft verbunden mit abnormen Liquor cerebrospinalis Str&ouml;mung, die mit Zilien M&auml;ngel verkn&uuml;pft ist. Diese Erkenntnisse bringen damit zellul&auml;re Ereignisse w&auml;hrend der Neuralplatte zu konzentrieren und neuartige Molekulare Mechanismen, die in Zentrosom Positionierung verwickelt zu offenbaren.

Die Polarit&auml;t-Protein ist Pard3 f&uuml;r Zentrosom Positionierung w&auml;hrend der Neuralplatte erforderlich.

Microtubuli sono essenziali regolatori della polarit&agrave; cellulare, architettura e motilit&agrave;. L&#39;organizzazione della rete dei microtubuli &egrave; specifico del contesto. Nelle cellule non polarizzato, microtubuli sono ancorati al centrosoma e formano matrici radiali. Nelle cellule epiteliali pi&ugrave;, microtubuli sono noncentrosomal, allineate lungo l&#39;asse apico-basale e i modelli di centrosoma una ciglia. Ne consegue che le cellule in fase di mesenchima-epitelio transizioni devono riorganizzare la loro rete dei microtubuli estesamente, ma poco &egrave; capito circa come &egrave; orchestrato questo processo. In particolare, i percorsi che regolano il posizionamento apicale del centrosoma sono sconosciuti, una questione centrale, data il ruolo di ciglia in propulsione fluida, la sensazione e la segnalazione. In zebrafish, progenitori neurali subiscono progressivi epitelizzazione durante la neurulazione e forniscono cos&igrave; un comodo contesto cellulare in vivo in cui affrontare questa questione. Qui dimostriamo che il citoscheletro microtubule gradualmente transizioni da un radiale a organizzazione lineare durante la neurulazione e quella funzione di microtubuli in concomitanza con la proteina Pard3 di mediare centrosoma posizionamento di polarit&agrave;. Pard3 deplezione provoca idrocefalo, un difetto spesso associato con il flusso di fluido cerebrospinale anormale che &egrave; stata collegata a difetti di ciglia. Questi risultati cos&igrave; portano a fuoco gli eventi cellulari che si verificano durante la neurulazione e rivelare nuovi meccanismi molecolari implicati nel posizionamento Centrosoma.

La proteina di polarit&agrave; Pard3 &egrave; richiesto per il posizionamento del centrosoma durante la neurulazione.

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&#x6975;&#x6027;&#x30BF;&#x30F3;&#x30D1;&#x30AF;&#x8CEA;Pard3&#x306F;&#x795E;&#x7D4C;&#x80DA;&#x5F62;&#x6210;&#x6642;&#x306B;&#x306F;&#x4E2D;&#x5FC3;&#x4F53;&#x306E;&#x4F4D;&#x7F6E;&#x6C7A;&#x3081;&#x304C;&#x5FC5;&#x8981;&#x3067;&#x3059;

Microtubules &#xC140; &#xADF9;&#xC131;, &#xAC74;&#xCD95;&#xACFC; &#xC6B4;&#xB3D9; &#xC131; &#xD544;&#xC218; &#xB808; &#xADE4; &#xB808;&#xC774; &#xD130;&#xB294;. Microtubule &#xB124;&#xD2B8;&#xC6CC;&#xD06C; &#xC870;&#xC9C1; &#xCEE8;&#xD14D;&#xC2A4;&#xD2B8; &#xC804;&#xC6A9;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xBE44; &#xD3B8;&#xAD11; &#xC140; microtubules&#xB294; centrosome&#xC5D0; &#xACE0;&#xC815; &#xD558; &#xACE0; &#xBC29;&#xC0AC;&#xD615; &#xBC30;&#xC5F4; &#xD615;&#xC131;. &#xB300;&#xBD80;&#xBD84;&#xC758; &#xC0C1;&#xD53C; &#xC138;&#xD3EC;&#xC5D0;&#xC11C; microtubules noncentrosomal&#xB294; cilium centrosome &#xD15C;&#xD50C;&#xB9BF;&#xACFC; apico &#xAE30;&#xC800; &#xCD95;&#xC744; &#xB530;&#xB77C; &#xC815;&#xB82C; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC57D;&#xAC04;&#xC774; &#xD504;&#xB85C;&#xC138;&#xC2A4; &#xC870;&#xC815; &#xBC29;&#xBC95;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC774;&#xD574;&#xB294; &#xC544;&#xC9C1; &#xC140; mesenchyme &#xC0C1;&#xD53C; &#xC804;&#xD658;&#xC744; &#xACAA;&#xACE0; microtubule &#xB124;&#xD2B8;&#xC6CC;&#xD06C;&#xB97C; &#xAD11;&#xBC94;&#xC704; &#xD558; &#xAC8C;, &#xB2E4;&#xC2DC; &#xD574;&#xC57C; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xB2E4;&#xC74C;&#xACFC; &#xAC19;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xD2B9;&#xD788;, &#xADDC;&#xC81C;&#xB294; centrosome&#xC758; &#xAF2D;&#xB300;&#xAE30; &#xC704;&#xCE58; &#xACBD;&#xB85C; &#xC54C;&#xB824;&#xC9C0;&#xC9C0; &#xC54A;&#xC740;, &#xC561;&#xCCB4; &#xCD94;&#xC9C4;, &#xC13C; &#xC138;&#xC774; &#xC158; &#xC2DC;&#xADF8;&#xB110;&#xB9C1;&#xC5D0; &#xC18D;&#xB208;&#xC379;&#xC758; &#xC5ED;&#xD560;&#xC744; &#xC8FC;&#xC5B4; &#xC911;&#xC559; &#xC9C8;&#xBB38;. Zebrafish, &#xC2E0;&#xACBD; progenitors neurulation, &#xB3D9;&#xC548; &#xC9C4;&#xBCF4;&#xC801;&#xC778; epithelialization &#xBC1B; &#xB2E4; &#xACE0; &#xB530;&#xB77C;&#xC11C;&#xC774; &#xBB38;&#xC81C;&#xB97C; &#xD574;&#xACB0; &#xD558;&#xB294; &#xD3B8;&#xB9AC;&#xD55C; vivo&#xC5D0;&#xC11C; &#xC140;&#xB8F0;&#xB7EC; &#xCEE8;&#xD14D;&#xC2A4;&#xD2B8;&#xB97C; &#xC81C;&#xACF5; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30;&#xB294; microtubule cytoskeleton &#xC810;&#xCC28; &#xC804;&#xD658; &#xD55C; &#xBC29;&#xC0AC;&#xD615;&#xC5D0;&#xC11C; neurulation &#xBC0F; &#xADF9;&#xC131; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; centrosome &#xD3EC;&#xC9C0;&#xC154;&#xB2DD; &#xC911;&#xC7AC; pard3&#xC640; &#xD568;&#xAED8;&#xC5D0;&#xC11C; microtubules &#xAE30;&#xB2A5;&#xC744; &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; &#xC120;&#xD615; &#xC870;&#xC9C1; &#xBCF4;&#xC5EC; &#xC90D;&#xB2C8;&#xB2E4;. Pard3 &#xACE0;&#xAC08; &#xC218; &#xB450; &#xC99D; &#xC790;&#xC8FC; &#xC18D;&#xB208;&#xC379; &#xACB0;&#xD568;&#xC5D0; &#xC5F0;&#xACB0; &#xB41C; &#xC911;&#xCD94; &#xC2E0; &#xACBD;&#xACC4; &#xBE44;&#xC815;&#xC0C1; &#xD750;&#xB984;&#xC640; &#xAD00;&#xB828; &#xB41C; &#xACB0;&#xD568; &#xBC1C;&#xC0DD; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xC5F0;&#xAD6C; &#xACB0;&#xACFC; &#xB530;&#xB77C;&#xC11C; &#xCD08;&#xC810;&#xC744; neurulation &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; &#xBC1C;&#xC0DD; &#xD558;&#xB294; &#xC140;&#xB8F0;&#xB7EC; &#xC774;&#xBCA4;&#xD2B8; &#xBC0F; &#xACF5;&#xAC1C; &#xC0C8;&#xB85C;&#xC6B4; &#xBD84;&#xC790; &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998; centrosome &#xC704;&#xCE58;&#xC5D0; &#xC5F0;&#xB8E8; &#xAC00;&#xC838;.

&#xADF9;&#xC131; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; Pard3 neurulation &#xB3D9;&#xC548; centrosome &#xC704;&#xCE58; &#xD544;&#xC694; &#xD558;&#xB2E4;.

Los microt&#xFA;bulos son reguladores esenciales de la polaridad celular, la arquitectura y la motilidad. La organizaci&#xF3;n de la red de microt&#xFA;bulos es un contexto espec&#xED;fico. En las c&#xE9;lulas no polarizadas, los microt&#xFA;bulos se anclan a las matrices radiales centrosoma y la forma. En la mayor&#xED;a de las c&#xE9;lulas epiteliales, los microt&#xFA;bulos son noncentrosomal, alinean a lo largo del eje &#xE1;pico-basal y las plantillas de centrosoma un cilio. De ello se desprende que las c&#xE9;lulas se someten a mes&#xE9;nquima a epitelio de transici&#xF3;n debe reorganizar su red de microt&#xFA;bulos ampliamente, sin embargo, poco se sabe acerca de c&#xF3;mo este proceso es orquestado. En particular, los mecanismos reguladores de la posici&#xF3;n apical del centrosoma se desconocen, una cuesti&#xF3;n central dada la funci&#xF3;n de los cilios en la propulsi&#xF3;n del fluido, la sensaci&#xF3;n y la se&#xF1;alizaci&#xF3;n. En el pez cebra, progenitores neurales someterse a la epitelizaci&#xF3;n progresiva durante la neurulaci&#xF3;n, y as&#xED; proporcionar una pr&#xE1;ctica en su contexto celular in vivo en el que abordar esta cuesti&#xF3;n. Se demuestra aqu&#xED; que los microt&#xFA;bulos del citoesqueleto gradualmente las transiciones de una radial a organizaci&#xF3;n lineal durante neurulaci&#xF3;n y que la funci&#xF3;n de los microt&#xFA;bulos en conjunci&#xF3;n con la polaridad Pard3 prote&#xED;na para mediar posicionamiento centrosoma. Pard3 resultados en el agotamiento de la hidrocefalia, un defecto a menudo asociada con el flujo anormal de l&#xED;quido cefalorraqu&#xED;deo que se ha relacionado con defectos de los cilios. Estos hallazgos se centran por lo tanto llevar a los eventos celulares que ocurren durante la neurulaci&#xF3;n y revelar nuevos mecanismos moleculares implicados en el posicionamiento del centrosoma.

Pradeepa Jayachandran

Department of Biological Sciences

University of Maryland, Baltimore County

Labeling and Imaging Cells in the Zebrafish Hindbrain

Pradeepa Jayachandran

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University of Maryland, Baltimore County

Labeling and Imaging Cells in the Zebrafish Hindbrain

Department of Biological Sciences