撰文
十一月
顺序性分节创造了不同后生动物胚胎的身体构造。体节发生（Somitogenesis）建立了脊椎动物体轴的分节模式，前体节中胚层（Presomiticmesoderm，PSM）的分节时钟则决定了体节形成的步伐。然而，细胞如何在特定位置形成体节边界的尚不清楚。
近日，医院Ertu?rulM.?zbudak研究组与M.FethullahSimsek（第一作者）合作在Nature上发表了文章PeriodicinhibitionofErkactivitydrivessequentialsomitesegmentation，发现了分节时钟与双磷酸化Erk（ppErk）活性驱动体节形成的具体机制。
体节的周期性是由分节时钟（Segmentationclock）这种分子振荡器施加的。破坏其中保守的因子Hes或者Her振荡器会造成体节分节的失败。分节时钟在邻近细胞之间局部同步建立波条纹，目前广为流行的分节时钟模型认为波前（Wavefront）存在某种分子梯度向后方移动，低于梯度中某一阈值的细胞会形成一个分节（图1）。在一个体节形成周期中，分节时钟触发细胞进入中间前体节中胚层，最终在前部前体节中胚层形成一个新的体节。前体节中胚层会经历Fgf、ppErk以及Wnt-β-catenin梯度，从而影响体节的大小。但是振荡的分节时钟如何通过阈值提供可靠的位置信息进行体节分节还尚不清楚。
图1分节时钟模型
作者们先前的研究表明Fgf指导斑马鱼体节边界的形成，为了评估Fgf动力学的感知特异性的差异，作者们对分节时钟完整或者her1;her7突变的胚胎中ppErk的梯度进行量化。在分节时钟完整的胚胎中，同一体节中ppErk梯度的振幅振荡变化；而在突变体中，ppErk梯度的单调后退。
进一步地，为了确定分节时钟是通过激活还是抑制Erk活性来驱动其振荡的，作者们构建了一个热激过表达转基因斑马鱼hsp70l:HA-her1品系。作者们发现，与对照胚胎相比，10分钟短暂热激后即可检测出分节时钟蛋白的过表达，与此同时ppErk的振幅降低了35%，这表明分节时钟对ppErk具有快速抑制作用。
随后，作者们希望对体内分节时钟的ppErk的动态过程进行记录，作者们改造了Erk激酶易位报告基因，构建了新的Erk活性转基因报告品系ubi:Erk-KTR(NLS3)-mtagBFP。通过活体实验作者们证明了分节时钟驱动与ppErk梯度的反相振荡。
这些发现促使作者们猜想分节时钟可能驱动体节顺序形成。为了确定分节时钟是否仅仅通过抑制ppErk来促进体节形成，作者们进行了ppErk的抑制。作者们通过在分节时钟突变体中周期性施用Fgfr抑制药物，发现可以缺乏分节时钟的情况下重新诱导体节边界的形成。因此，分节时钟的主要作用是周期性地抑制ppErk梯度。
由此，作者们提出了一个分节时钟依赖的振荡梯度模型（Clock-dependentoscillatorygradient，COG）。在前体节中胚层的中部，时钟仅通过离散前沿位置确定不同的体节边界；在前体节中胚层的前部，分节时钟则独立于ppErk信号。
图2工作模型
总的来说，作者们的工作证明了Her1-Her7分节时钟振荡器通过周期性降低ppErk来驱动体节的顺序性分节（图2）。ppErk梯度的周期性抑制可以完全替代分节的作用，分节时钟在ppErk的上游起作用，从而使邻近的细胞在斑马鱼中离散地建立起体节边界。因此，多功能分节时钟可以在不同物种中通过抑制浓度梯度建立顺序体节秩序。
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