More than 25 years have passed since the original genetic screens in Drosophila melanogaster identified many of the genes involved in embryonic patterning. Although subsequent screens have placed many of these genes in specific signalling pathways, the precise mechanisms of how they control patterning have remained elusive. One such gene is smoothened (), which encodes a transmembrane protein that is essential for transmitting the Hedgehog () signal. On the basis of her new data, Joan Hooper now proposes a model for how this transmembrane protein induces distinct cellular responses to different Hh levels.
Передача сигналов Hh обязательно во время установления границ компартментов и действует как морфоген, чтобы индуцировать определенные клеточные реакции на разных уровнях. Все транскрипционные ответы на Hh регулируются с помощью баланса между репрессорной и активаторной формой Cubitus interruptus () транскрипционного фактора. Этот баланс контролируется с помощью регуляторного комплекса белков, которые в свою очередь активируются Smo. В отсутствие Hh, Smo ингибируется с помощью др. трансмембранного белка, .
Joan Hooper создал химерную и мутантную формы рецепторов Smo, чтобы выяснить, как Smo интерпретирует разные уровни сигнала Hh и как это переводится в отдельные ответы на сигналы. Химерные рецепторы были созданы из Smo и родственного Wingless () signal receptor Frizzled (), a их активность отслеживалась тремя путями: через альтерации в передаче сигналов Ci, активацию Hh генов-мишеней и формирование паттерна крыльев. Не стало неожиданностью то, что разные химеры оказывали разные эффекты в виде или высоких или низких уровней передачи сигналов Hh. Химера Smo–Fz, которая содержит только Smo цитоплазматический домен (FFS) м. генерировать все нормальные ответы, которые связаны с активацией Smo, но рецептор активируется с помощью Wg, а не Hh. Напротив, химера, которая содержит Fz внутриклеточный домен, является во всех остальных отношениях нормальным Smo (SSF), она характеризуется клеточными реакциями на высокие уровни Hh, но не на низкие уровнеи. Анализ двойных мутантов показывает, что эта химера титрует эндогенные Smo rрецепторы и действует доминантно-негативным способом, ингибируя передачу сигналов Hh.
Укороченная форма Smo, которая содержит только внутриклеточный домен (SmoC) также влияет на клеточные ответы на высокие уровни Hh, очень сходно с SSF. Но в отличие от SSF, SmoC позволяет также эндогенным Smo постоянно активировать низко-уровневые реакции. SmoC, по-видимому, действует за счёт титрации члена нижестоящего регуляторного комплекса, Costal.
Сведение этих генетических взаимодействий в модель показывает, что рецепторы Smo м. иницировать все реакции, которые ассоциируют как с высокими, так и низкими уровнями Hh, но способны также делать различия между этими уровнями. Низкие уровнеи Hh м. позволить Smo 'выявить' цитоплазматический домен рецептора, это ведет к низко-уровневой активации Ci. При высоких уровнях Hh, этот эффект умножается, обусловливая димеризацию Smo и делая возможной полную активацию ниже расположенного регуляторного комплекса.Это д. приводить к повышению уровня активированных Ci. Реакции Smo на изменения в уровнях Hh м.б. теперь тестированы на молекулярном уровне, но для этого необходимо, чтобы все рецепторы, родчтвенные Smo использовали сходный механизм, с помощью которого они транслируют разные уровни внеклеточного сигнала в определенные внутриклеточные реакции.