Establishing neuronal identity in vertebrate neurogenic placodes

Abstract

The trigeminal and epibranchial placodes of vertebrate embryos form different types of sensory neurons. The trigeminal placodes form cutaneous sensory neurons that innervate the face and jaws, while the epibranchial placodes (geniculate, petrosal and nodose) form visceral sensory neurons that innervate taste buds and visceral organs. In the chick embryo, the ophthalmic trigeminal (opV) placode expresses the paired homeodomain transcription factor Pax3 from very early stages, while the epibranchial placodes express Pax2. Here, we show that Pax3 expression in explanted opV placode ectoderm correlates at the single cell level with neuronal specification and with commitment to an opV fate. When opV (trigeminal) ectoderm is grafted in place of the nodose (epibranchial) placode, Pax3-expressing cells form Pax3-positive neurons on the same schedule as in the opV placode. In contrast, Pax3-negative cells in the grafted ectoderm are induced to express the epibranchial placode marker Pax2 and form neurons in the nodose ganglion that express the epibranchial neuron marker Phox2a on the same schedule as host nodose neurons. They also project neurites along central and peripheral nodose neurite pathways and survive until well after the main period of cell death in the nodose ganglion. The older the opV ectoderm is at the time of grafting, the more Pax3-positive cells it contains and the more committed it is to an opV fate. Our results suggest that, within the neurogenic placodes, there does not appear to be a two-step induction of ‘generic’ neurons followed by specification of the neuron to a particular fate. Instead, there seems to be a one-step induction in which neuronal subtype identity is coupled to neuronal differentiation.

Cubiertas Piroclásticas Cenozoicas en La Parte Septentrional Del Valle Medio Del Magdalena Y Mesas De Santander

“…Entonces, más exactamente, las placodas neurogénicas (concentraciones focales de producción de neuronas a partir de engrosamientos ectodérmicos), son una de las exclusividades de los vertebrados (Begbie et al, 1999;Shimeld & Holland, 2000), mas no las placodas sensoriales ni la capacidad de formar neuronas a partir del ectodermo. (Baker & Bronner-Fraser, 2000;Baker et al, 1999), pues los ganglios geniculados, petrosos y nodosos se encargan de relevar información gustativa y viscerosensitiva, desde la cavidad oro-faríngea a núcleos del rombencéfalo (Begbie & Graham, 2001a), mientras que las Placodas Trigeminales forman neuronas sensitivas que innervan la cara y las mandíbulas (incluyendo neuronas sensitivas del lóbulo oftálmico del ganglio trigeminal). Las placodas neurogénicas dorsolaterales se desarrollan a lo largo del sistema nervioso central, mientras que las epibranquiales lo hacen justo por encima de las hendiduras branquiales (Begbie et al, 1999;Kardong, 1999;Shimeld & Holland, 2000), exactamente en el margen dorsoanterior de los arcos branquiales, en contacto próximo con dos tejidos embrionarios: las crestas neurales craneales y el endodermo faríngeo.…”

“…Las placodas neurogénicas dorsolaterales se desarrollan a lo largo del sistema nervioso central, mientras que las epibranquiales lo hacen justo por encima de las hendiduras branquiales (Begbie et al, 1999;Kardong, 1999;Shimeld & Holland, 2000), exactamente en el margen dorsoanterior de los arcos branquiales, en contacto próximo con dos tejidos embrionarios: las crestas neurales craneales y el endodermo faríngeo. Estos dos tejidos, junto con otros, influyen en la formación de las placodas en general (Baker & Bronner-Fraser, 2000;Baker et al, 1999), y en el desarrollo correcto de sus derivados. Según Begbie et al (1999), sus resultados junto con los de otras fuentes, fortalecen la idea de que los dos subtipos de placodas neurogénicas usan modos diferentes de desarrollo, pues, mientras la fuente inductora principal para las dorsolaterales es el sistema nervioso central, para las epibranquiales lo es el endodermo faríngeo (especialmente gracias a la molécula de señalamiento Bmp7), concluyendo incluso que estas placodas no requieren la cresta neural como fuente de este tipo de señales inductoras.…”

“…Además de estas diferencias, las placodas dorsolaterales expresan el factor de transcripción Pax3, mientras las epibranquiales expresan Pax2 (Baker & Bronner-Fraser, 2000;Baker et al, 1999). En cuanto al proceso de inducción de las placodas neurogénicas, los resultados de Baker & Bronner-Fraser (2000) sugieren que éste no se da en dos pasos (inducción de neuronas genéricas, seguido de una especificación más fina) sino que más bien sucede en un solo paso, en el cual el establecimiento del subtipo de identidad neuronal está acoplado a la diferenciación neuronal.…”

Deep molecular, cellular and temporal phenotyping of developmental perturbations at whole organism scale

“…Although cranial sensory ganglia are known to have both ectodermal placode and neural crest origins across different species [53][54][55] , the lineage contributions to each of the cranial ganglia in zebrafish are unclear. Zebrafish cranial ganglia arise early in development predominantly from ectodermal placodes; later on, the neural crest contributes to trigeminal ganglia and potentially other classes 56,57 .…”