光和化学刺激引发的睫状体信号传导机制调控着人类端脑类器官的背侧/腹侧区域分化

《Nature Communications》：Light- and chemical-induced ciliary signaling governs dorsal/ventral regionalization of human telencephalic organoids

　　

摘要

神经干细胞/祖细胞（NPCs）具有初级纤毛，这些纤毛是Sonic hedgehog信号传导的关键细胞器。然而，关于NPCs中初级纤毛的组成成分以及是否通过调控纤毛中的信号传导就能改变其背侧/腹侧区域身份，目前知之甚少。利用人类端脑类器官模型，我们对NPCs的纤毛进行了全面的蛋白质组学分析，发现GTP酶信号通路相关蛋白显著富集。删除纤毛中的GTP酶ARL13B后，GPR161（一种孤儿G蛋白偶联受体）在纤毛中的定位减少，而GPR161能够负调控Sonic hedgehog信号通路，从而导致NPCs向腹侧方向分化。删除GPR161同样也会引发NPCs的腹侧化。为了探究是否可以通过调控纤毛信号传导来恢复其背侧身份，我们采用光遗传学方法增强了纤毛中的cAMP水平，从而在GPR161基因敲除的类器官中恢复了NPCs的背侧分化潜能。此外，通过化学遗传学手段诱导GPR161从纤毛中移除也能促使NPCs向腹侧分化。这些数据表明，纤毛信号传导在调控NPCs的背侧/腹侧分化过程中起着关键作用。