一旦受精卵形成的精子与卵母细胞的融合,早期胚胎快速比赛通过发展,从而获得和失去几个阶段和类型的干细胞。只有直到桑椹胚干细胞阶段(~至少需要补充16至32细胞阶段)被称为全能的这意味着能够形成一个完整的,新生物。相比之下,著名的胚胎干细胞来源于内细胞团(胚细胞,ICM)展品多能性,类似有机体的组成所有细胞分化能力,除了当移植胚胎外的结构。这些特征也可以储备品中发现生殖系干细胞。随后,后三个胚芽层的形成原肠胚形成过程中,胚层干细胞是负责各自的生殖细胞的生成层直到获得完整功能的成熟组织网络。成熟的生物充满了各种成体干细胞,也称为组织干细胞,主要负责细胞营业额和再生组织。

离子通道是由大量的孔隙形成的家庭结构,允许之间的离子交换之间的内部——和细胞外空间或细胞质和细胞器。这些通道分子不同,在他们的离子特异性和电导,他们控制机制,其亚基构象,其下游的信号包括调制/相互作用的分子,或其表达谱。虽然离子通道在成熟的组织和细胞,彻底调查他们的角色在开发过程中仍然难以捉摸。然而,近年来,它已经变得越来越明显,离子通道参与多种细胞机制在开发期间,包括胚叶代,细胞命运的决心,移民和干细胞分化。此外,离子通道的电压梯度由几个家庭作为位置信息意义的线索和器官的身份在形态发生与左右不对称,颅面模式,眼睛感应,其他角色的模型系统。有趣的是,不仅是“简单”的离子电导透过生物膜,而且下游的调制信号级联生物电活动与细胞行为的变化是离子通道活动的一部分。值得注意的是,许多这些离子channel-mediated在系统发生机制是守恒的。

为此,我们选择了美丽的一系列研究,调查了离子通道的作用在发展和干细胞分化。这不仅包括有关发展模式生物等非洲爪蟾蜍光滑的,Macrostomum lignano或斑马鱼,而且整个频谱不同的干细胞种群分化相关研究。

d . Simanov和他的同事描述和讨论离子通道的作用在再生nonvertebrate扁形虫Macrostomum lignano。他们建立这种动物作为一个通用的生物模型,以解决这些问题。他们讨论生物和实验的性质m . lignano最近开发的概述为这个动物模型实验工具,并演示如何操纵膜电位影响再生m . lignano。作者表明,调制离子通道的蠕虫会极大地影响组织的再生和发展head-associated结构。这些发现表明,不同的离子通道和离子电流调整参与无脊椎动物的发育事件,使他们一个有趣的模型来研究离子channel-mediated在再生机制。

在系统发生的进一步演化,v . p .派等人提供的证据表明,离子channel-driven静息电位差异关键的细胞群体一致的神经组织和器官的左右模式在发展中非洲爪蟾蜍幼体。他们表明,引人注目的跨膜电位超极化界定眼睛感应通常发生在右眼领域。这种不对称的随机扰动通路调节心脏和内脏器官的左右模式,表明眼睛不对称与机制建立主要偏重。去极化通道的双边misexpression mRNA影响主要是右眼,揭示一个额外的功能不对称的控制模式。进一步,他们描述ATP-sensitive K+SUR1通道亚基成绩单,不对称的眼睛表达原基是一个很好的候选人观察生理上的不对称。

m . Keßler等人从斑马鱼概述当前的知识关于心脏离子通道和发展。在这个模型中,人们已经观察到某些通道蛋白质如scn5Laa和scn5Lab哺乳动物基因SCN5A(代表),编码一个电压门控钠离子通道,不仅存在于心肌功能,但也表达了发展中心脏早期胚胎阶段。事实上,各自的基因在小鼠或鱼概括这些表达数据在哺乳动物和鱼都具体的可拆卸的实验导致心脏发育缺陷。有趣的是,实验表明,电压门控钠通道对心脏发展独立的离子通量产生影响。此外,钙通道组成不同的孔隙形成单元负责适当的心发展成孔α1 c单元以及调节细胞质β2.1亚基特别影响斑马鱼的心脏发展。最后,作者讨论其他离子通道和转化器里,那也参与心脏发展如Sodium-Calcium-Exchanger Ca2 +腺苷三磷酸酶,Na+/ K+腺苷三磷酸酶和钾离子通道。

的s . a . Becchetti Pillozzi等人概述离子通道的细胞生理学知识,特别是造血干细胞和一个亚种群,间充质干细胞(msc)。它已经知道干细胞表达多种离子通道,与许多细胞过程。例如,这包括体积和静态电位振荡相关的细胞周期。其他离子通道类型控制与基质细胞锚定矩阵和细胞迁移以及旁分泌生长因子的释放。然而,分析离子通道表达msc似乎非常不同。这可能是一个迹象几个不同人群的文化在不同的细胞或细胞阶段,分别。

m .山下先生总结了钙离子波动调节的机制的特点和行为神经上皮的神经干细胞。在这方面,一些涉及钙通道,通道蛋白ligand-gated离子通道,钠和钾离子通道调节膜的离子平衡,甚至核膜。钙是从而能够影响它毗邻细胞的电耦合和参与细胞周期在s阶段通过影响dna合成。

大的影响和作用孔隙通道在神经干细胞(nsc)和祖细胞(npc) subventricular区大脑的l . e . Wicki-Stordeur和洛杉矶Swayne总结。他们一起把知识和个人的相互作用的功能连接素,水通道蛋白,pannexins电池系统。有趣的是,这些大孔隙通道不仅允许离子的通道,而且调解小分子的高度控制运动。这反过来影响成年神经发生等众多的细胞机制。这些pore-protein复合物,它们的规定,似乎和功能密切相关以及调节细胞骨架的相互作用,Ca2 +信号、转录调控、ATP通量和心室之间信息交流区NSC / npc。

j . Aprea和f . Caligari总结当前知识离子通道的作用和泵的哺乳动物corticogenesis特别强调他们的贡献的开关神经干细胞增殖,分化和代更坚定的祖细胞和神经元,其家族在大脑发育最近阐明。他们的结论是,尽管一些研究,例如,描述了一个膜电位和离子电流的影响神经干细胞/祖细胞增殖,它在什么程度这些剩余的难以捉摸在体外结果可以被翻译在活的有机体内的情况。

m·穆勒等人的评论文章揭示了各种心脏发育缺陷,由不同离子通道的功能障碍或丧失,最终导致不同的QT间期延长综合症患者。在许多年里,无数的遗传缺陷已经在小鼠模型的帮助调查。自初始报告的产生诱导多能干细胞可以从几乎每一个个体,一个人在体外“模型”出现了。因此,本文强调了各自的干细胞为基础的研究调查底层pathomechanisms和经常显示预测细胞行为模仿长QT综合症。

使用人为多能干细胞,l . Linta等人比较大量的离子通道及其亚型进行微分表达式从最初用体细胞进一步重组iPS细胞最终分化后代,神经元和心肌细胞。转录组基于数组的研究描述了普遍为人们所知的大部分离子通道的家庭和子单元画一个起跑线上的离子通道的研究,例如,干细胞。值得注意的是,许多离子通道亚型是高度调节后离开“诱导多能性”细胞重编程过程中与大量的离子通道表达,至少在mRNA水平。

a维生等人给洞察不同调节离子通道的表达模式家庭以其对心脏血统对干细胞分化的影响。在这里,他们的监管SK通道表达(小/中间电导,calcium-activated钾离子通道)在内胚层的人类诱导多能干细胞的分化。作者不仅提供了一个非常健壮的协议人类诱导多能干细胞的分化成明确的内胚层细胞,但也表明,SK通道高度管制在这个过程。

在一起,这些论文概述的一个重要的新兴领域。单个通道的合成的遗传信息与内生的角色在细胞监管和发展生物物理学强调静态电位指导细胞行为的重要性,有激动人心的影响干细胞的基本生物学和生物医学功能。

Stefan Liebau
亚历山大Kleger
迈克尔·莱文
山平玉