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。

Pourquié说，该团队的见解不仅能说明正常的脊椎动物发育，还可以提高人们对脊柱侧凸等人类脊柱缺陷的认识，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。

Pourquié解释说：“如果你稍微刺激系统，就没有任何反应。但是如果你多刺激它并超过阈值，那么系统会有很强的反应。”

研究人员推测，分割时钟的工作方式与其他可激发的生物系统相似，这些生物系统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是什么产生它们并帮助我们制造和测试更多假设。”

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