SOX9 is an intestine crypt transcription factor, is regulated by the Wnt pathway, and represses the СDX2 and MUC2 genes  J.Cell Biol. V.166, No 1, P.37-47, 2004 | |
|
|  Expression of the Sox9 gene in a mouse embryo. Пролиферация, дифференцировка и миграция клеток д.б. скоординированы, чтобы поддерживать интеграцию постоянно обновляющегося кишечного эпителия. Этот эпителий состоит из пролиферативного компартмента, крипт Lieberkuhn и дифференцированного, функционального компартмента, представленного ворсинками в тонком кишечнике и просветной поверхностью в толстом. Мультипотентные стволовые клетки локализуются вблизи дна крипт, генерируют новые клетки, которые мигрируют в ворсинки, при этом дифференцируются в энтероциты, goblet и энтероэндокринные клетки. В тонком кишечнике 4-ый тип клеток, Paneth клетки, мигрируют вглубь и заселяют дно крипт, как временно дифференцированные клетки (Potten, Moeffler, 1990; Stappenbeck et al., 1998). Внеклеточные сигналы, включая молекулы Wnt, необходимы для такой организации эпителия кишечника. После соединения секретируемых молекул Wnt с соответствующими рецепторами Frizzled, активируется канонический путь Wnt, приводящий в результате к стабилизации и накоплению β-catenin в ядре. Взаимодействие с β-catenin активирует TCF/LEF транскрипционные факторы, в результате чего происходит транскрипция генов-мишеней (Brantjes et al., 2002). В кишечнике сигнальный путь Wnt участвует в регуляции баланса пролиферации/дифференцировки (van de Wetering et al., 2002). В соответствии с этим не м.б. выявлено пролиферации, и все клетки выглядят дифференцированными в кишечнике мышей нулевых по TCF4, основному транскрипционному фактору Wnt пути в кишечном эпителии (Korinek et al., 1998). Путь Wnt регулирует также экспрессию Eph/Ephrin поверхностных молекул, ответственных за упорядоченное распределение эпителиальных клеток вдоль оси крипта-ворсинка (Battle et al., 2002). Кроме того, Wnt сигналы контролируют дифференцировку клона секреторных клеток эпителия, т.к. избыточная экспрессия ингибитора Wnt пути Dickkopf1 блокирует дифференцировку Paneth, goblet и энтероэндокринных типов клеток (Pinto et al., 2003). Наконец, мутации компонентов пути Wnt, включая супрессор опухолей АРС и мультифункциональный белок β-catenin, обнаруживаются в огромном большинстве при раке толстого кишечника (Morin et al., 1997). Такие мутации вызывают стабилизацию β-catenin, который постоянно взаимодействует с TCF4, приводя к конституитивной активации генов-мишеней. Более того, целенаправленные мутации АРС или β-catenin достаточны для инициации туморогенеза у мышей (Fodde et al., 1994; Shibata et al., 1997; Harada et al., 1999).
Разнообразие клеточных процессов, осуществляющихся с участием сигналов Wnt, предполагает разветвлённые пути к осуществлению специфических клеточных реакций. Однако факторы, стоящие ниже TCF/LEF на сегодня неизвестны.
TCF/LEF транскрипционные факторы имеют одинаковые high mobility group DNA binding домены с SOX транскрипционными факторами. Сходство с TCFs белков SOX широко выявляется при установлении клеточной мультипотентности (Avilion et al., 2003; Stolt et al., 2003) клеточной детерминации (Mori-Akiyama et al., 2003; Stolt et al., 2003) и дифференцировке (Kamachi et al,m 2000; Stolt et al., 2002). Здесь мы скринировали кишечный эпителий на экспрессию SOX генов для выявления функциональной связи с родственными TCF факторами. Неожиданно пришли к идентификации SOX9.
SOX9 функция известна по его важной роли в хондрогенезе (Foster et al., 1994; Wagner et al., 1994; Wright et al., 1995; Bi et al., 1999; 2001) и развитии гонад самцов (Foster et al., 1994; Wagner wt al., 1994; Kent et al., 1996; Sudbeck et al., 1996). SOX9 участвует также в развитии нейрального гребня (Spkony et al., 2002) и глиальных клеток спинного мозга (Stolt et al., 2003). SOX9 контролирует транскрипцию генов-мишеней, которые специфичны для каждого процесса: в хондрогенезе он регулирует специфичные для хряща гены Col2a1 (Bell et al., 1997; Lefebvre et al., 1997; Bi et al., 1999) Col11a2 (Bridgewater et al., 1998), Aggrecan (Sekiya et al., 2000), и campomelic dysplasia (CD-RAP (Xie et al. 1999). Во время развития гонад самцов он контролирует экспрессию гена anti-Mullerrian гормона (de Santa Barbara et al., 1998). В нейральном гребне экспрессия транскрипционного фактора Slug зависит от SOX9 (Spokony et al., 2002), еще не идентифицированы гены-мишени SOX9 в спинном мозге. В данной работе установлено, что белок SOX9 экспрессируется в эпителии кишечника в виде паттерна, характерного для мишеней Wnt. Установлено, что двухсоставной β-catenin/TCF4 транскрипционный фактор, эффектор пути передачи сигналов Wnt, необходим для экспрессии SOX9 в эпителиальных клетках. Предполагается, что функция SOX9 вносит вклад в Wnt-зависимое поддержание недифференцированных клеток в здоровых и опухолевых эпителиальных клетках. Функция SOX9 в Paneth клетках, где путь Wnt также активен, пока неясна. Наконец, в клетках, производных эпителия толстого кишечника, SOX9 транскрипционно репрессирует гены дифференцировки, включая гомеобоксный ген CDX2 и MUC2, кодирующий основной кишечный муцин, главный компонент муцинового геля, покрывающего поверхность пищеварительного тракта. Предполагается, что эта репрессия осуществляется за счёт активации промежуточных репрессорных транскрипционных факторов.
|