WMZ: Z191701361450 WMR: R209318204033 |
| |||||
---|---|---|---|---|---|
Fringe, Notch, and making developmental boundaries Kenneth D Irvine Current Opinion in Genetics & Development 1999, 9 No. 4:434-441. | |||||
Множественные механизмы вовлечены в позиционирование и ограничение специализированных дорсально–вентралных пограничных клеток в крыльях Drosophila, включая модуляцию сигнализации Notch с помощью Fringe, автономное ингибирование с помощью Notch лигандов, и ингибирование Notch генов-мишеней с помощью Nubbin. Недавние исследования показали, что Fringe модулирует также процесс, обеспечиваемый сигналами Notch между дорасальнвми и вентральными клетками в глазах дрозофилы, по созданию организатора роста и паттернирования глаз вдоль dorsal–ventral средней линии. Fringe-зависимая модуляция передачи сигналов Notch также играет ключевую роль в процессах сегментации и роста конечностей Drosophila. Lunatic Fringe необходим для сомитогенеза у позвоночных, где он, по-видимому, действует как важный линкер между молекулярными часами и регуляцией сигналов Notch.
Abbreviations A–P—anterior–posterior; D–V—dorsal–ventral; Dpp—Decapentaplegic; Hh—Hedgehog; L-Fng—Lunatic Fringe; R-Fng—Radical Fringe. Serrate-mediated activation of Notch is specifically blocked by the product of the gene fringe in the dorsal compartment of the Drosophila wing imaginal disc. Development 1997, 124: 2973–2981. Fringe modulates Notch–ligand interactions. Nature 1997, 387: 908–912. Feed-back mechanisms affecting Notch activation at the dorsoventral boundary in the Drosophila wing. Development 1997, 124: 3241–3251. fringe, a boundary-specific signaling molecule, mediates interactions between dorsal and ventral cells during Drosophila wing development. Cell 1994, 79: 595–606. Radical fringe positions the apical ectodermal ridge at the dorsal-ventral boundary of the vertebrate limb. Nature 1997, 386: 360–366. Expression of Radical fringe in limb-bud ectoderm regulates apical ectodermal ridge formation. Nature 1997, 386: 366–373. A dominant-negative form of Serrate acts as a general antagonist of Notch activation. Development 1997, 124: 3427–3437. Secreted forms of DELTA and SERRATE define antagonists of Notch activation. Development 1997, 124: 3439–3448. Complex proteolytic processing acts on Delta, a transmembrane ligand for Notch, during Drosophila development. Mol Biol Cell 1998, 9: 1709–1723. Processing of the Notch ligand Delta by the metalloprotease Kuzbanian. Science 1999, 283: 91–94. Boundary formation in Drosophila wing: Notch activity attenuated by the POU protein Nubbin. Science 1998, 281: 409–413. nubbin encodes a POU-domain protein required for proximal–distal patterning in the Drosophila wing. Development 1995, 121: 589–599. Limbs and beyond the Radical Fringe. Nature 1999, 399: 742–743. Defects in somite formation in lunatic fringe-deficient mice. Nature 1998, 394: 374–377. lunatic fringe is an essential mediator of somite segmentation and patterning. Nature 1998, 394: 377–381. All limbs are not the same. Nature 1998, 395: 230–231. Dorsal-ventral signaling in the Drosophila eye. Science 1998, 281: 2031–2034. Dissection of cis-regulatory elements of the Drosophila gene Serrate. Dev Genes Evol 1998, 208: 346–351. A dorsal/ventral boundary established by Notch controls growth and polarity in the Drosophila eye. Nature 1998, 396: 276–278. Fringe is essential for mirror symmetry and morphogenesis in the Drosophila eye. Nature 1998, 396: 272–276. Positional information along the dorsal-ventral axis of the Drosophila eye: graded expression of the four-jointed gene. Dev Biol 1996, 173: 428–446. four-jointed is required for intermediate growth in the proximal-distal axis in Drosophila. Development 1995, 121: 2767–2777. white as a reporter gene to detect transcriptional silencers specifying position-specific gene expression during Drosophila melanogaster eye development. Genetics 1995, 141: 1075–1086. Dorsoventral patterning in the Drosophila retina by wingless. Development 1998, 125: 567–577. Pattern formation in a secondary field: a hierarchy of regulatory genes subdivides the developing Drosophila wing disc into discrete subregions. Development 1993, 117: 571–584. Araucan and caupolican, two members of the novel Iroquois complex, encode homeo-proteins that control proneural and vein-forming genes. Cell 1996, 85: 95–105. mirror encodes a novel PBX-class homeoprotein that functions in the definition of the dorsal-ventral border in the Drosophila eye. Genes Dev 1997, 11: 1073–1082. white+ transgene insertions presenting a dorsal/ventral pattern define a single cluster of homeobox genes that is silenced by the polycomb-group proteins in Drosophila melanogaster. Genetics 1998, 149: 257–275. Notch-mediated segmentation and growth control of the Drosophila leg. Dev Biol 1999, 210: 339–350. Notch signaling mediates segmentation of the Drosophila leg. Development 1998, 125: 4617–4626. The Serrate locus of Drosophila and its role in morphogenesis of the wing imaginal discs: control of cell proliferation. Development 1994, 120: 535–544. Temperature-sensitive periods and autonomy of pleiotropic effects of I(1)Nts1, a conditional Notch lethal in Drosophila. Dev Biol 1978, 62: 432–446. The pleiotropic function of Delta during postembryonic development of Drosophila melanogaster. Genetics 1993, 135: 527–539. Compartment boundaries and the control of Drosophila limb pattern by hedgehog protein. Nature 1994, 368: 208–214. Cell interaction between compartments establishes the proximal-distal axis of Drosophila legs. Nature 1994, 372: 175–179. Organizing activity of wingless protein in Drosophila. Cell 1993, 72: 527–540. Proximal-distal axis formation in the Drosophila leg. Nature 1997, 388: 139–145. Generation of multiple antagonistic domains along the proximodistal axis during Drosophila leg development. Development 1998, 125: 3821–3830. Proximodistal axis formation in the Drosophila leg: subdivision into proximal and distal domains by Homothorax and Distal-less. Development 1999, 126: 109–117. Notch1 is required for the coordinate segmentation of somites. Development 1995, 121: 1533–1545. | Introduction В исследованиях на крыльях Drosophila было установлено, что Fringe ингибирует эффективность Notch лиганда Serrate и потенцирует эффективность Notch лиганда Delta [8] [9]. Fringe обычно экспрессируется дорсальными клетками [11], в результате происходит активация Notch вдоль D–V границы крыла. Гомолог Fringe у позвоночных, Radical Fringe (R–Fng), экспрессируется специфически дорсальными клетками в развивающемся зачатке конечности кур и его функция аналогична его роли у Drosophila [12] [13]. Dorsal–ventral limb borders Имеются указания на то, что существуют механизмы эндогенного процессинга лигандов [15] [16] [17•]которые могут генерировать растворимые формы Delta, способные активировать Notch [17•]. Более того, исследования функции гена nubbin указывают на то, что потенциал ширины полосы активации Notch много шире, чем previously realized [18•]. nubbin кодирует POU доменовый белок, который экспрессируется во всем зачатке крыла [19]. Экспрессия по крайней мере двух Notch target генов вдольD–V границы негативно регулируется nubbin [18•]. Если активность nubbin удалена, то экспрессия этих Notch генов-мишеней genes может обнаруживаться на расстоянии в 10 клеток от D–V границы. у кур выявляется сходная роль R-Fng [12] [13]; [20•], но у млекопитающих и лягушек роль Fringe генов в развитии конечностей установить пока не удается [21•] [22•] (T Vogt, personal communication). [23]. Specification of dorsal–ventral midline cells in the Drosophila eye Хотя клетки D–среденей линии не отличаются по морфологии, идентифицированы некоторые гены, экспрессирующиеся преимущественно вдоль D–V средней линии [24•] [25] [26•] [27•] [28] [29] [30] [31]. Эти молекулярные маркеры D–V средней линии регулируются Notch [24•] [26•] [27•]. Используя эти молекулярные маркеры оказалось возможным показать, что активация Notch позиционируется с помощью Fringe [24•] [27•], который обычно экспрессируется спецефически вентральными клетками глаз [24•] [26•] [27•] (Fig. 1b). Notch лиганды Serrate и Delta экспрессируются преимуществено вдоль D–V средней линии [24•] [25] [26•] [27•] и их экспрессия регулируется активностью Notch [24•] [27•], как и в крыльях (Fig. 1b). Более того, Delta и Serrate обладают дорсальной и вентральной специфичностью своей активности, которая связана с Fringe [24•]. Однако экспрессия Fringe и Notch лигандов инвертирована в отношении D–V оси в глазах и крыльях .
Самое раннее проявление D–V полярности в крыльях и глазах генерируется с помощью Wingless; однако в крыльях Wingless закладка D–V полярности осуществляется с помощью негативно реглуируемой экспрессии Apterous [32], тогда как в глазах wingless D–V полярность позитивно регулируется экспрессией mirror [31], и возможно другими чоенами комплекса Iroquois (Fig. 1a). Комплекс Iroquois является кластером трех родственных гомеобоксных генов — mirror, araucan and caupolican — которые экспрессируются в виде сходных паттернов во многих ткнях, включая глаза [26•] [33] [34] [35]. Экспрессия комплекса Iroquois комплементарнаfringe в глазах [24•] [26•], и эти гены могут негативно регулировать fringe ([26•] [27•]; H McNeill, personal communication) ограничивая fringe вентральными клетками (Fig. 1a). Активация Notch вдоль D–V средней линии глаз играет критическую роль в паттернировании и росте глаз [24•] [26•] [27•]. Local activation of Notch exerts a long-range influence on ommatidial chirality and is also necessary and sufficient to promote eye growth (Fig. 1c). Segmentation of Drosophila appendages[36•] [37•]. Notch сигналы создают мноржественные повторяющиеся границы вдоль proximal–distal оси конечности . Эктопическая активация Notch может вести к индукции структур эктопических суставов [36•] [37•]. Сегментно повторяющаяся потребность в Notch параллельна сегментно повторяющейся экспрессии его лигандов [25] [36•] [37•], и генов, регулируюемых Notch [36•] [37•]. Notch, Serrate, и Delta функционируют одинаково во время сегментации ног и формирования D–V границы, но имеются и отличия в потребности fringe.
Сегментно повторяющаяся экспрессия Serrate — и возможно fringe и Delta — регулируется с помощью Wingless и Decapentaplegic (Dpp) [36•]. Wingless и Dpp действуют комбинационно создавая proximal–distal ось конечности и обеспечивают ее рост [41] [42] [43]. Они также регулируют экспрессию генов таких как Distal-less, dachshund, и homothorax [44] [45] [46]. Предполагается, что эти гены экспрессирующиеся широкими полосами могут дейстовать комбинационно создавая отдельные кольца экспрессиии fringe, Serrate, и Delta [36•] [37•]. (Fig. 2). Regulation and function of Lunatic Fringe in vertebrate somitogenesis смотри ЗДЕСЬ
|