细胞模型揭示了驱动椎骨形成的分段时钟的动态特性

像一串珍珠一样，脊柱由一系列相似的椎骨组成。所谓的分割时钟在发育中的胚胎中产生这种重复的排列：每当时钟滴答时，椎骨开始形成。

在9月21日在发表的一篇论文细胞，哈佛医学院遗传学教授奥利维尔Pourquié，他的实验室20年前和发现了分割时钟同事报告说，他们利用老鼠细胞来重建这个发条的稳定版本在第一次培养皿，导致几个关于时钟所在位置的新发现，是什么使它发痒以及脊柱是如何形成的。

该团队的见解不仅能说明正常脊椎动物的发育，还可以提高人们对脊柱侧凸等人类脊柱缺陷的认识，Pourquié说道，他也是哈佛医学院布里格姆妇女医院病理学教授Frank Burr Mallory和一名主要教员哈佛大学干细胞研究所。

研究人员发现，分割时钟在单个胚胎细胞中处于静止状态，这些胚胎细胞会产生椎骨，然后在细胞达到临界质量时，一起点击全部。

研究人员进一步发现，时钟由两个信号控制，即Notch和Yap，这些信号由这些信元发送和接收。

他们自己发现，Notch通过触发细胞振荡来启动时钟滴答，释放指令以构建最终成为椎骨的结构。但Notch不是镇上唯一的信号。

事实证明，单元格的Yap颤振决定了激活分段时钟所需的Notch量。如果Yap非常低，那么时钟就会自行运行。如果Yap水平是“中等”，Pourquié说，那么Notch需要启动时钟。如果Yap水平很高，即使很多Notch也不会说服时钟打勾。科学家称之为兴奋性阈值。

“如果你稍微刺激系统，没有任何反应。但是如果你再多刺激它并越过门槛，那么系统会有很强的反应，”Pourquié解释道。

研究人员推测，分割时钟的工作原理与其他可激发的生物系统一样，需要在启动动作之前满足某些阈值，例如神经元发射和穿过心脏细胞的钙波。

“底层电路可能有相似之处，”Pourquié说道。

研究人员惊讶地发现，他们可以通过几种方式停止和重新启动分段时钟 - 物理上，通过分离和重新聚集细胞，以及用Yap阻断药物进行化学分离。

“多年来，我们一直在努力了解这些振荡背后的发条，”Pourquié说。“现在我们有了一个很好的理论框架来理解产生它们的原因，并帮助我们制定和测试更多的假设。”