Under bildandet av fruktflugembryon måste primordiala könsceller – de stamceller som senare kommer att bilda ägg och spermier – resa från embryots bortre ände till deras slutliga plats i gonaderna. En del av den ursprungliga könscellsmigrationen är passiv; cellerna trycks helt enkelt på plats av andra cellers rörelser. Men vid en viss tidpunkt i utvecklingen måste de ursprungliga könscellerna röra sig på egen hand.

"Mycket av bakgrunden inom detta område har fastställts genom att studera hur celler rör sig i kultur, och det finns den här modellen som de flyttar genom att använda sitt cytoskelett för att trycka ut sina membran för att krypa", säger Benjamin Lin, en postdoktor i labbet. av Whitehead Institutes direktör Ruth Lehmann. "Vi var inte så säkra på att de faktiskt rörde sig på det sättet in vivo."

Nu, i en ny artikel publicerad 14 september i Science Advances , Lehmann som också är professor i biologi vid Massachusetts Institute of Technology, och forskare vid Whitehead Institute och Skirball Institute vid New York University School of Medicine visar att könsceller i växande flugembryon faktiskt använder en annan rörelsemetod som beror på en process som kallas kortikalt flöde, liknande sättet som bulldozrar rör sig på roterande steg. Forskningen avslöjar också en ny aktör i den väg som styr denna könscellsrörelse. "Detta arbete tar oss ett steg närmare att förstå det reglerande nätverket som vägleder könscellerna på deras långa och komplexa resa genom ett ständigt föränderligt cellulärt landskap," sa Lehmann.

Forskningen skulle också kunna ge forskare en ny modell för att studera denna typ av cellrörelser i andra situationer – till exempel har cancerceller visat sig röra sig via kortikalt flöde under vissa förhållanden. "Vi tror att det finns mer allmänna konsekvenser för detta sätt av migrerande beteende som går utöver primordiala könsceller och gäller även för andra migrerande celler", säger Lin.

Ballongformade celler

Den första ledtråden om att Lehmann och Lin fann att könsceller kanske inte rörde sig som forskarna trodde kom från en enkel observation. "När vi började studera hur dessa primordiala könsceller rör sig i embryot såg vi att cellerna faktiskt förblir formade som en ballong medan de rör sig och de ändrar faktiskt inte sin form alls", säger Lin. "Den skiljer sig verkligen från den krypande modellen."

Men om cellerna inte rörde sig genom att krypa, hur rörde de sig genom embryot? För att ta reda på mer utvecklade forskarna nya tekniker för att avbilda könscellerna i levande flugembryon och kunde se kluster av ett protein som kallas aktin röra sig bakåt i varje cell, när själva cellen rörde sig framåt.

"Det finns det här tunna lagret av aktincytoskelett precis under membranet av celler som kallas cortex, och de rörde sig faktiskt genom att få den cortex att "flyta", sa Lin. "Det är som om du tänker på slitbanan på en bulldozer som rör sig bakåt när bulldozern rör sig framåt. Cellerna flyttar den cortex bakåt för att generera friktion för att flytta cellen framåt."

Lin antar att denna rörelsemetod är särskilt väl lämpad för könsceller som rör sig genom ett trångt embryo med många olika celltyper eftersom det istället för att vara beroende av att känna igen specifika proteiner att "gripa" för att dra sig igenom embryot, tillåter det grodden celler att röra sig oberoende. "Allt är ganska individualistiskt för primordiala könsceller," sa han. "De signalerar faktiskt inte till varandra alls, all signalering finns inom varje cell... Och könsceller måste röra sig genom så många olika vävnader att de behöver en universell rörelsemetod."

En ny roll för ett känt protein

Forskarna hittade också ny information om hur cellerna styr denna form av rörlighet. "Vi fann att ett protein som heter AMPK kan kontrollera denna väg, vilket var verkligen oväntat," sa Lin. "De flesta känner till det som ett protein som känner av energi. Vi fann att detta protein var viktigt för att hjälpa dessa celler att navigera. Det är en av dessa uppströmsspelare som kan kontrollera hur snabbt cellen går och i vilken riktning."

I framtiden hoppas forskarna kunna kartlägga hela vägen som gör att könsceller kan komma till rätt plats vid rätt tidpunkt i utvecklingen. De hoppas också att lära sig mer om mekanismerna bakom kortikalt flöde. "Vi vill ta reda på vad som är viktigt för att etablera dessa flöden," sa Lin. "Våra fynd här kan ha konsekvenser inte bara för könsceller utan också för andra migrerande celler." + Utforska vidare

Teamet undersöker könsbestämningsmekanismer hos fåglar