Posterior Neural Plate-Derived Cells Establish Trunk and Tail Somites in the Axolotl (Ambystoma mexicanum)

The vertebrate tail is unique for each species and fulfils a broad spectrum of functions. In the axolotl (Ambystoma mexicanum), a tailed amphibian, the tail constitutes one-third of the full body length and is necessary for swimming. Despite its size, most of the tail's tissues are derived from the posterior neural plate of the neurula. Although giving rise to neuronal structures of the central nervous system along most of its length, the most posterior part of the neural plate develops preponderantly into presomitic mesoderm (PSM) which forms muscle, bone and cartilage of the tail and posterior trunk. During development, the posterior neural plate reverses its orientation during an anterior turn movement (Taniguchi et al., 2017). Cells of the most posterior plate region become now localised in an anterior position while previously more anterior neural plate cells land at a more posterior site. Simultaneously, the axial neural tube and notochord extend themselves posteriorly. The PSM, developing bilaterally to the central axis, is integrated into posterior tail expansion while forming new somites at its anterior end. It is still elusive which morphological changes the PSM undergoes to facilitate tail formation and posterior elongation of the embryo. Furthermore, it remains enigmatic in what way PSM cells change their shape, orientation, migration behaviour and distribution to meet the requirements needed for adjusting PSM and somite morphology. With homotopic tissue transplantations of posterior neural plate cells from a gfp-expressing donor to a white (d/d) recipient, enabled specific labelling of all mesodermal cells of the tail. Otherwise, mesodermal cells of the trunk and tail can not be distinguished, neither genetically nor morphologically. With this cell labelling approach, the entire tail mesoderm could be imaged in toto. Thus, measurements of the morphological changes of the PSM and cell tracking in 3D was possible during development. With this technique, p
Der Schwanz der Wirbeltiere ist bei jeder Art einzigartig und erfüllt ein breites Spektrum an Funktionen. Beim Salamander Axolotl (Ambystoma mexicanum), macht der Schwanz ein Drittel der gesamten Körperlänge aus und ist zum Schwimmen notwendig. Trotz seiner Größe stammen die meisten Gewebe des Schwanzes von der posterioren Neuralplatte der Neurula ab. Obwohl der größte Teil der Neuralplatte neuronale Strukturen des Zentralnervensystems hervorbringt, entwickelt sich der posteriore Teil der Neuralplatte überwiegend zu präsomitischem Mesoderm (PSM), das Muskeln, Knochen und Knorpel des Schwanzes und des hinteren Rumpfes bildet. Während der Entwicklung kehrt die posteriore Neuralplatte ihre Orientierung in einer anterioren Drehbewegung um (Taniguchi et al., 2017). Zellen der hintersten Plattenregion werden in eine anteriore Position verschoben, während zuvor anteriorere Neuralplattenzellen an einer posterioren Stelle landen. Gleichzeitig verlängert sich das axiale Neuralrohr und das Notochord nach posterior. Das PSM, das sich bilateral zur Zentralachse entwickelt, ist im Prozess der Schwanzverlängerung involviert, während es gleichzeitig an seinem vorderen Ende neue Somiten bildet. Es ist immer noch unklar, welche morphologischen Veränderungen das PSM durchläuft, um die Schwanzbildung und die posteriore Ausdehnung des Embryos zu ermöglichen. Darüber hinaus ist unbekannt, auf welche Weise PSM-Zellen ihre Form, Orientierung, ihr Migrationsverhalten und ihre Verteilung ändern, die für eine Veränderung der PSM- und Somitenmorphologie erforderlich sind. Mit homotopen Gewebetransplantationen von posterioren Neuralplattenzellen von einem gfp-exprimierenden Spender auf einen weißen (d/d) Empfänger, konnte eine spezifische Markierung aller mesodermalen Zellen des Schwanzes erreicht werden. Andernfalls können mesodermale Zellen des Rumpfes und des Schwanzes weder genetisch noch morphologisch unterschieden werden. Mit diesem Zellmarkierungsansatz konnte das gesamte Schwanzmesoderm