Inom utvecklingsbiologins rike är det en central fråga att förstå hur en encellig zygot omvandlas till en komplex organism med distinkta kroppsaxlar. Två av de mest kritiska axlarna är huvud-svansaxeln och den dorsal-ventrala axeln, som ger upphov till huvud, svans, rygg respektive mage. Även om betydande framsteg har gjorts för att klargöra de molekylära mekanismerna bakom axelbildningen, kvarstår många frågor.

Nyligen gjorde ett team av forskare från RIKEN Center for Developmental Biology (CDB) i Japan, ledd av koncernchef Takashi Hiiragi, ett genombrott för att förstå etableringen av huvud-svansaxeln hos ryggradsdjur. Deras resultat, publicerade i tidskriften Nature Communications, belyser en tidigare okänd faktor som spelar en avgörande roll i denna process.

Studien fokuserade på proteinet disheveled (Dvl), en nyckelkomponent i Wnt-signalvägen, känd för sitt engagemang i olika utvecklingsprocesser. Dvl har två isoformer, Dvl1 och Dvl2, som är mycket lika men skiljer sig i sina uttrycksmönster under tidig embryonal utveckling.

Genom en serie experiment med zebrafiskembryon fann forskarna att Dvl2, specifikt, är avgörande för bildandet av huvud-svansaxeln. Genom att störa Dvl2-funktionen med hjälp av genetiska och kemiska metoder, observerade de allvarliga defekter i etableringen av huvud- och svansstrukturer, vilket resulterade i embryon med onormalt långsträckta kroppar.

Teamets detaljerade analys avslöjade att Dvl2 utövar sin funktion genom att reglera aktiviteten hos ett annat protein som kallas Nemo-like kinas (NLK). NLK är känt för att kontrollera stabiliteten hos proteinet Prickle1 (Pk1), som är involverat i den icke-kanoniska Wnt-signalvägen. Genom att modulera nivåerna av Pk1, påverkar Dvl2 den övergripande balansen av Wnt-signaleringsaktiviteter, vilket i slutändan styr bildandet av huvud-svansaxeln.

Forskarna bekräftade vidare betydelsen av Dvl2 i mänskliga embryonala stamceller (hESCs), som har potential att differentiera till olika celltyper. Genom att manipulera Dvl2-uttryck i hESC:er kunde de kontrollera riktningen av neuralrörsbildning, och efterlikna processen för huvudbildning under tidig mänsklig utveckling.

Sammanfattningsvis identifierar denna studie Dvl2 som en ny regulator för bildning av huvud-svansaxel hos ryggradsdjur, som verkar genom samspelet mellan Wnt-signalvägar. Fynden ger nya insikter om de intrikata mekanismer som ligger bakom etableringen av kroppsaxlar under embryonal utveckling och banar väg för ytterligare utforskning av de grundläggande processer som formar våra kroppar.