ソニックヘッジホッグは、BMPシグナル伝達に対する細胞の反応を変えることにより、体骨軟骨形成を促進します

以前の研究では、床板と脊索筋からの信号が体骨中胚葉の軟骨形成を促進することが示されています。分泌されたシグナル伝達分子ソニックヘッジホッグ（SHH）を介して作用するこれらの組織は、強膜形成に重要であると思われます。軟骨への軟骨への分化の後のステップは、これらの軸組織の影響とは無関係かもしれません。これらの後のステップに関与するシグナルはまだ特定されていませんが、四肢芽軟骨形成の類似の段階が骨の形態形成タンパク質（BMP）シグナル伝達を必要とするという実質的な証拠があります。ここでは、SHHの存在下で培養された前膜中胚葉（PSM）が軟骨に分化し、この分化プロセスの後期段階は特にBMPシグナル伝達に依存することを示します。SHHは、軟骨を誘導するためにBMPと協力して作用するだけでなく、標的細胞の能力を変化させてBMPに応答することがわかります。SHHが存在しない場合、BMP投与は培養PSMに横方向のプレート遺伝子発現を誘導します。SHHにさらされた後、BMPシグナル伝達は横方向のプレートマーカーの発現を誘導しなくなりましたが、培養されたPSMに堅牢な軟骨形成を誘導します。SHHシグナルは、in vitroでの体骨軟骨形成のために一時的にのみ必要であり、その間にBMPシグナルが軟骨形成分化を誘導できる能力の窓を提供するように作用します。私たちの発見は、体骨組織の軟骨形成を2つの別々の段階に分割できることを示唆しています：SHHを介した前駆細胞の生成は、BMPシグナル伝達に応答して軟骨形成を開始する能力があり、後に軟骨形成分化を引き起こすBMPへの曝露。

Previous work has indicated that signals from the floor plate and notochord promote chondrogenesis of the somitic mesoderm. These tissues, acting through the secreted signaling molecule Sonic hedgehog (Shh), appear to be critical for the formation of the sclerotome. Later steps in the differentiation of sclerotome into cartilage may be independent of the influence of these axial tissues. Although the signals involved in these later steps have not yet been pinpointed, there is substantial evidence that the analogous stages of limb bud chondrogenesis require bone morphogenetic protein (BMP) signaling. We show here that presomitic mesoderm (psm) cultured in the presence of Shh will differentiate into cartilage, and that the later stages of this differentiation process specifically depend on BMP signaling. We find that Shh not only acts in collaboration with BMPs to induce cartilage, but that it changes the competence of target cells to respond to BMPs. In the absence of Shh, BMP administration induces lateral plate gene expression in cultured psm. After exposure to Shh, BMP signaling no longer induces expression of lateral plate markers but now induces robust chondrogenesis in cultured psm. Shh signals are required only transiently for somitic chondrogenesis in vitro, and act to provide a window of competence during which time BMP signals can induce chondrogenic differentiation. Our findings suggest that chondrogenesis of somitic tissues can be divided into two separate phases: Shh-mediated generation of precursor cells, which are competent to initiate chondrogenesis in response to BMP signaling, and later exposure to BMPs, which act to trigger chondrogenic differentiation.