DLX
Гены, белки и мутации

Dlx гены экспрессируются более кпереди, чем какие-либо их Нох генов в ЦНС и производных нейрального гребня. За одним исключение экспрессия Нох генов ограничивается рострально ромбомером 3 заднего мозга и второй бранхмальной дугой. 4 Dlx гена (Dlx1, Dlx2, Dlx5 и Dlx6) активны в вентральной части переднего мозга и передней части нейрального гребня, его производных и структурах внутреннего уха. Паттерн их экспрессии существенно перекрывается в переднем мозге, хотя каждый из них имеет собственный домен экспрессии. Dlx2 активируется первым, тода как Dlx1 транскрибируется в субнаборе клеток уже экспрессирующих Dlx2, и сопровождается экспресией Dlx5 и Dlx6. Экспрессия М5 и Dlx6 не поддерживается в клетках переднего мозга у двойных мутантов Dlx1/2. В противоположность этим членам distal-less семейства ген Dlx3 не экспрессируется в переднем мозге.	Dlx-3 Экспрессия Dlx3 У ранних эмбрионров Xenopus Dlx3 транскрибируется с начала гаструляции в вентральной эктодерме. В отличие от других ветрально транскрибирующихся генов, такх как Msx1 и VENT и GATA семейств генов с мезодермаьной и эктодермальной экспрессией, Dlx3 транскрибируется толко в эктодерме. У рыбок данио экспрессия Dlx3 такженачинается во время гаструляции в узкой полоске клеток латеральной границы презумптивной нейральной пластинки. У кур Dlx3 транскрипты первоначально обнаруживаются в эктодерме, предназначенной стать обонятельными плакодами. Позднее Dlx3 транскрипты ограничены областью первой и второй бранхиальных дуг, дорсальной частью слухового пузырька и обонятельными плакодами. Сходный паттерн экспрессии наблюдается у рыбок данио, мышей и лягушек. У рыб Dlx3 экспрессируется также в медиальной плавниковой складке и во всех трех жаберных дугах. Эксперссия в бранхиальных дугах включает клетки нейрального гребня, которые помимо всего прочего дают одонтобласты и черепно-лицевые структуры. У мышей Dlx3 экспрессируется на 8.5 день в эктоплацентном конусе и хорионаной пластинке, развивающейся на 10.5 день в лабиринтный слой плаценты. Позднее он также экспрессируется в наружном респираторном эпителии ноздрей, в фолликулах вибрисс, зачатках вкусовых почек, в эпителии зубов и молочных желез, апикальном эктодермальном гребне почек конечностей и некоторых других местах, связанных с эпителиально-мезенхимными взаимодействиями. В основе таких взаимодействий лежит взаимодействие с Msx, геном из другого гомеодоменового семейства, структурно сходного с Dlx факторами, экспрессирующегося в виде перекрывающегося или комплементарного паттерна в соседнем мезенхимном компоненте. У лягушек и мышей в конце эмбрионального развития экспресия Dlx3 исчезает за исключением кожи, где Dlx3 транскрибируется в многослоном эпидермисе и матричных клетках волосяных фолликулов. Зрелый эпидермис имеет два основных слоя. Базальный толщиной в одну клетку слой стволовых клеток, соседствующий с дермой и супрабазальный слой из клеток, прекративших деление и вступивших в программу терминальной дифференцировки. Погибшие клетки, чешуйки, постоянно слущиваются и в коже человека они замещаются каждые 30 дней. В межфолликулярном эпителии Dlx3 экспрессируется только в супрабазальных клетках, как только они покинуи базальный компартмент. В волосяных фолликулах В волосяных активен в матричных клетках в основании фолликула. Эти клетки выскоко пролиферативны. Регуляция Dlx3 Элемент, отвечающий за экспрессии в нейральном гребне, неизвестен, тогда как экспрессия вне его зависит от небольшоо элемнта, менее 1000 п.н., расположенного выше стартовой точки транскрипции. Этот элемент картирован у Xenopus. Транскрипция в вентральной эктодерме Dlx3 на стадии гаструлы у Xenopus эмбрионов регулируется сигналами BMP. Dlx3 нуждается занчительно меньше в BMP сигналах, чем Msx1. Dlx3 является транскрипционным активатором Выявленные последовательности (A/C/G)TAATT(G/A(C/G) сходны с сайтами связывания ДНК других гомеодоменовыхбелков. Эти последовательности очень напоминают сайт оптимального связывания Msx1. Показано, что Dlx3 может функционировать как позитивный транскрипционный фактор. Установлено, что Dlx3 обязателен, но недостаточен для транскрипции Dlx5. Роль Dlx3 в развитии У мышей Dlx3 существеннен для функции эмбриональной порции плаценты. Dlx3 транскрибируется в клетках лабиринтного слоя, а Dlx3-/- эмбрионы гибнут на 10-й день из-за недостаточности плаценты. Здесь Dlx3 скорее играет роль в формировании паттерна ткани, чем в дифференцировке. У человека очень близкий ген DLX4 также экспрессируется в в плаценте, в стволовых клетках цитотрофобласта и позднее в синцитиотрофобласте. В коже Dlx3 гомеодоменовый транскрипционный фактор, по-видимому, контрoлирует экспрессию генов терминальной дифференцировки для профилаггрина и лорикрина. В гене profilaggrin выявлены последовательности для связывания Dlx3. В эпидермисе эмбрионов Xenopus Dlx3 играет более сложную роль. Экспрессия эпидермального кератина (ХК81) полностью репрессируется при укороченном рецепторе BMP (tBR) не не восстанавливается введением Dlx3 РНК. В этих условиях и другие эпидермальные гены также молчат. Следовательно. в отсутствие сигналов BMP Dlx3 теряет способность активировать экспрессию генов в этой ткани. Вместо этого Dlx3 репрессирует экспрессию нейральных генов, которая активируется в результате нарушения передачи сигналов BMP. Но репрессирует их неодинаково. В самом переднем секторе нейральной пластинки, цементной железе, они не репрессируются вообще, тогда как в других более задних частях будущей нервной системы они в основном ингибируются. Msx1 также действует как "анти-нейральный" регулятор, но в противоположность Dlx3 строго репрессирует гены, специфиченые для передних частей нейральной пластинки, такие как маркеры цементной железы и менее активен в более задних ее частях. Дифференциальная реакция на ВМР Dlx3 и Msx1, по-видимому, предопределяет границы цементной железы, с эпидермисом кпереди и с проспективной ЦНС кзади. Сигналы β-катенина негативно регулируют Dlx3 экспрессию посредством механизма, независимого от Siamois, Xnr3, chordin и noggin. β-катенин подавляет также экспрессию гена ВМР-4 и это м.б. связано с его влиянием на Dlx3. Таким образом, решение нейральная или дорсальная эктодерма обусловливается отсутствием экспрессии Dlx3, которая в свою очередь обусловлена концентрацией β-катенина в этой области. Dlx3 может физически взаимодействовать с одним или несколькими про-нейрональными регуляторами, предупреждающими инициальную спецификацию нервной ткани и его репрессия будет инициировать в этой ткани нейрогенез. Dlx-5 Dlx-5 это гомеобокс-содержащий ген позвоночных, гомолог Distal-less гена дрозофилы, у которых он является самым ранним маркером формирования конечностей. Его эктопическая экспрессия вызывает формирование добавочной конечности. Гены Dlx выявлены у человека, мыши, кур, рыбок данио и аксолотля, у которых они экспрессируются и в развивающихся конечностях. Было предположено, что эти гены участвуют в формировании придатков. У эмбрионов кур на ст.14 перед началом формирования почки кончности Dlx-5 экспрессируется специфически в эктодерме презумптивных крыльев и ног в латеральной пластинке. Более того, экспрессия Dlx-5 индуцируется во фланкирующей области, обычно не дающей конечностей, спустя 12 ч после имплантации FGF2-индуктора, что ведет к формированию эктопической конечности. Dlx-5 лишь в течение короткого периода экспрессируется эктодермой зачатков конечностей у мутантов limbless. Все это указывает на то, что Dlx-5 участвует в спецификации территорий для конечностей в латеральной пластинке и в инициации формирования зачатков конечностей из этих областей.(Ferrari et al., 1999) Экспресия Dlx-5 в проспективных областях конечностей на ст.14 предшествует экспрессии Wnt-3a и FGF-8 , такж участвующих в формировании кнечностей. Экспрессия Dlx-5 быстро (12 ч) индуцируется после имплантации кусочка, смоченного FGF2, в фланкирующей эктодерме, а также в латеральной пластинке мезодермы, непосредственно рядом с кусочком. Так как Dlx-5 обычно не экспрессируется в мезодерме конечностей до образования почки, то эта эктопичекая активация в мезодерме иллюстрирует высокую чувствительность гена к стимулам. Если принять во внимание дрозофилу, то можно предполагаеть, что локализация экспрессии Dlx-5 может регулироваться экспрессией различных Нох генов в латеральной пластинке. Возможно, что спецификация территорий презумптивных конечностей м.б. свойством мезодермы. Паттерн экспрессии Dlx-5 в презумптивной эктодерме в точности соответствует таковому FGF10 в подлежащей мезодерме. Подобно Dlx-5 и FGF10, IGF-I, который может идуцировать эктопическую почку конечности, и TGF-α специфически экспрессируются в презумптивных областях конечностей до формироваия почек конечностей, отграничивая их от не формирующих конечности областей. До ограничения презумптивной областью Dlx-5 экспрессируется во всей поверхностной эктодерме тела эмброна. До ст. 14 эта эктодерма не ограничена и в отношении проспективной судьбы.

Dlx-3

Экспрессия Dlx3

У ранних эмбрионров Xenopus Dlx3 транскрибируется с начала гаструляции в вентральной эктодерме. В отличие от других ветрально транскрибирующихся генов, такх как Msx1 и VENT и GATA семейств генов с мезодермаьной и эктодермальной экспрессией, Dlx3 транскрибируется толко в эктодерме. У рыбок данио экспрессия Dlx3 такженачинается во время гаструляции в узкой полоске клеток латеральной границы презумптивной нейральной пластинки. У кур Dlx3 транскрипты первоначально обнаруживаются в эктодерме, предназначенной стать обонятельными плакодами.

Позднее Dlx3 транскрипты ограничены областью первой и второй бранхиальных дуг, дорсальной частью слухового пузырька и обонятельными плакодами. Сходный паттерн экспрессии наблюдается у рыбок данио, мышей и лягушек. У рыб Dlx3 экспрессируется также в медиальной плавниковой складке и во всех трех жаберных дугах. Эксперссия в бранхиальных дугах включает клетки нейрального гребня, которые помимо всего прочего дают одонтобласты и черепно-лицевые структуры. У мышей Dlx3 экспрессируется на 8.5 день в эктоплацентном конусе и хорионаной пластинке, развивающейся на 10.5 день в лабиринтный слой плаценты. Позднее он также экспрессируется в наружном респираторном эпителии ноздрей, в фолликулах вибрисс, зачатках вкусовых почек, в эпителии зубов и молочных желез, апикальном эктодермальном гребне почек конечностей и некоторых других местах, связанных с эпителиально-мезенхимными взаимодействиями. В основе таких взаимодействий лежит взаимодействие с Msx, геном из другого гомеодоменового семейства, структурно сходного с Dlx факторами, экспрессирующегося в виде перекрывающегося или комплементарного паттерна в соседнем мезенхимном компоненте.

У лягушек и мышей в конце эмбрионального развития экспресия Dlx3 исчезает за исключением кожи, где Dlx3 транскрибируется в многослоном эпидермисе и матричных клетках волосяных фолликулов. Зрелый эпидермис имеет два основных слоя. Базальный толщиной в одну клетку слой стволовых клеток, соседствующий с дермой и супрабазальный слой из клеток, прекративших деление и вступивших в программу терминальной дифференцировки. Погибшие клетки, чешуйки, постоянно слущиваются и в коже человека они замещаются каждые 30 дней. В межфолликулярном эпителии Dlx3 экспрессируется только в супрабазальных клетках, как только они покинуи базальный компартмент. В волосяных фолликулах В волосяных активен в матричных клетках в основании фолликула. Эти клетки выскоко пролиферативны.

Регуляция Dlx3

Элемент, отвечающий за экспрессии в нейральном гребне, неизвестен, тогда как экспрессия вне его зависит от небольшоо элемнта, менее 1000 п.н., расположенного выше стартовой точки транскрипции. Этот элемент картирован у Xenopus. Транскрипция в вентральной эктодерме Dlx3 на стадии гаструлы у Xenopus эмбрионов регулируется сигналами BMP. Dlx3 нуждается занчительно меньше в BMP сигналах, чем Msx1.

Dlx3 является транскрипционным активатором

Выявленные последовательности (A/C/G)TAATT(G/A(C/G) сходны с сайтами связывания ДНК других гомеодоменовыхбелков. Эти последовательности очень напоминают сайт оптимального связывания Msx1. Показано, что Dlx3 может функционировать как позитивный транскрипционный фактор. Установлено, что Dlx3 обязателен, но недостаточен для транскрипции Dlx5.

Роль Dlx3 в развитии

У мышей Dlx3 существеннен для функции эмбриональной порции плаценты. Dlx3 транскрибируется в клетках лабиринтного слоя, а Dlx3-/- эмбрионы гибнут на 10-й день из-за недостаточности плаценты. Здесь Dlx3 скорее играет роль в формировании паттерна ткани, чем в дифференцировке. У человека очень близкий ген DLX4 также экспрессируется в в плаценте, в стволовых клетках цитотрофобласта и позднее в синцитиотрофобласте.

В коже Dlx3 гомеодоменовый транскрипционный фактор, по-видимому, контрoлирует экспрессию генов терминальной дифференцировки для профилаггрина и лорикрина. В гене profilaggrin выявлены последовательности для связывания Dlx3.

В эпидермисе эмбрионов Xenopus Dlx3 играет более сложную роль. Экспрессия эпидермального кератина (ХК81) полностью репрессируется при укороченном рецепторе BMP (tBR) не не восстанавливается введением Dlx3 РНК. В этих условиях и другие эпидермальные гены также молчат. Следовательно. в отсутствие сигналов BMP Dlx3 теряет способность активировать экспрессию генов в этой ткани.

Вместо этого Dlx3 репрессирует экспрессию нейральных генов, которая активируется в результате нарушения передачи сигналов BMP. Но репрессирует их неодинаково. В самом переднем секторе нейральной пластинки, цементной железе, они не репрессируются вообще, тогда как в других более задних частях будущей нервной системы они в основном ингибируются. Msx1 также действует как "анти-нейральный" регулятор, но в противоположность Dlx3 строго репрессирует гены, специфиченые для передних частей нейральной пластинки, такие как маркеры цементной железы и менее активен в более задних ее частях. Дифференциальная реакция на ВМР Dlx3 и Msx1, по-видимому, предопределяет границы цементной железы, с эпидермисом кпереди и с проспективной ЦНС кзади.

Сигналы β-катенина негативно регулируют Dlx3 экспрессию посредством механизма, независимого от Siamois, Xnr3, chordin и noggin. β-катенин подавляет также экспрессию гена ВМР-4 и это м.б. связано с его влиянием на Dlx3. Таким образом, решение нейральная или дорсальная эктодерма обусловливается отсутствием экспрессии Dlx3, которая в свою очередь обусловлена концентрацией β-катенина в этой области. Dlx3 может физически взаимодействовать с одним или несколькими про-нейрональными регуляторами, предупреждающими инициальную спецификацию нервной ткани и его репрессия будет инициировать в этой ткани нейрогенез.

Dlx-5

Dlx-5 это гомеобокс-содержащий ген позвоночных, гомолог Distal-less гена дрозофилы, у которых он является самым ранним маркером формирования конечностей. Его эктопическая экспрессия вызывает формирование добавочной конечности. Гены Dlx выявлены у человека, мыши, кур, рыбок данио и аксолотля, у которых они экспрессируются и в развивающихся конечностях. Было предположено, что эти гены участвуют в формировании придатков.

У эмбрионов кур на ст.14 перед началом формирования почки кончности Dlx-5 экспрессируется специфически в эктодерме презумптивных крыльев и ног в латеральной пластинке. Более того, экспрессия Dlx-5 индуцируется во фланкирующей области, обычно не дающей конечностей, спустя 12 ч после имплантации FGF2-индуктора, что ведет к формированию эктопической конечности. Dlx-5 лишь в течение короткого периода экспрессируется эктодермой зачатков конечностей у мутантов limbless. Все это указывает на то, что Dlx-5 участвует в спецификации территорий для конечностей в латеральной пластинке и в инициации формирования зачатков конечностей из этих областей.(Ferrari et al., 1999)

Экспресия Dlx-5 в проспективных областях конечностей на ст.14 предшествует экспрессии Wnt-3a и FGF-8 , такж участвующих в формировании кнечностей. Экспрессия Dlx-5 быстро (12 ч) индуцируется после имплантации кусочка, смоченного FGF2, в фланкирующей эктодерме, а также в латеральной пластинке мезодермы, непосредственно рядом с кусочком. Так как Dlx-5 обычно не экспрессируется в мезодерме конечностей до образования почки, то эта эктопичекая активация в мезодерме иллюстрирует высокую чувствительность гена к стимулам. Если принять во внимание дрозофилу, то можно предполагаеть, что локализация экспрессии Dlx-5 может регулироваться экспрессией различных Нох генов в латеральной пластинке. Возможно, что спецификация территорий презумптивных конечностей м.б. свойством мезодермы. Паттерн экспрессии Dlx-5 в презумптивной эктодерме в точности соответствует таковому FGF10 в подлежащей мезодерме. Подобно Dlx-5 и FGF10, IGF-I, который может идуцировать эктопическую почку конечности, и TGF-α специфически экспрессируются в презумптивных областях конечностей до формироваия почек конечностей, отграничивая их от не формирующих конечности областей.