Сложность строения тела позвоночных достигается за счет возникновения и координации функционально отличных типов клеток. Чтобы генерировать буквально миллионы функционально специализированных типов клеток с ограниченным количеством транскрипционных факторов (напр., ~2000 у человека, Vaquerizas et al., 2009), становится общепринятым сценарием поиска одних и тех же факторов, часто играющих множественные роли в дифференцировке разных типов клеток во время развития. Однако наше понимание комбинаторного контроля транскрипции всё ещё ограничено. В свете этого, Sox6 может служить в качестве модели транскрипционного фактора для изучения этого аспекта регуляции транскрипции. Др. хорошо известным примером является транскрипционный фактор Sox2. Он играет ключевую роль в поддержании плюрипотентности эмбриональных стволовых клеток (др. являются Oct3/4, c-Myc и Klf4) (Takahashi et al., 2007; Takahashi and Yamanaka, 2006). В эмбриональных стволовых клетках было описано, что Sox2 кооперирует с Oct3/4, чтобы активировать транскрипцию генов, важных для поддержания состояния плюрипотентности (Yuan et al., 1995; Nishimoto et al., 1999; Ambrosetti et al., 1997). Позднее в развитии Sox2, со своим кофактором Pax6 участвует в индукции гена delta-crystallin в хрусталике (Kamachi et al., 2001). Это ещё один пример, демонстрирующий, что функция транскрипционного фактора сильно зависит от контекста в ходе развития, как влияя, так и испытывая влияния многочисленных факторов, таких как ко-регуляторы и условия хроматина. Становится всё яснее, что Sox6 является одним из таких многоцелевых транскрипционных факторов. Ниже мы рассмотрим функции Sox6, сконцентрировавшись главным образом на развитии хондроцитов, скелетных мышц, олигодендроцитов, кортикальных нейронов и эритроцитов. Кажется, что Sox6 является основным фактором в двух критических процессах принятия решений: (1) либо оставаться либо выходить из клеточного цикла и превращать клон-специфических предшественников в постмитотические клетки, и (2) терминальная дифференцировка постмитотических клеток (Fig. 2).
Figure 2. Summary of the Sox6 protein expression patterns in different cell lineages. Sox6 expression levels are schematically expressed for the five cell lineages discussed in detail in the text. In the development of these cell types, Sox6 plays a key role during the transition from mitotic progenitors to post-mitotic cells. References used to deduce the Sox6 expression levels are: chondrocyte (Lefebvre et al., 1998), erythrocyte (Cantu et al., 2010), oligodendrocyte (Stolt et al., 2006), cortical interneuron (Azim et al., 2009; Batista-Brito et al., 2009), and skeletal muscle (Hagiwara et al., 2007).
При обсуждении роли Sox6 в развитии млекопитающих, имеются три повторяющиеся темы. Во-первых, функциональное перекрывание между Sox6 и Sox5. Этот аспект будет рассмотрен в отношении развития хондроцитов и олигодендроцитов, где роли Sox6 и Sox5 существенно перекрываются (Smits et al., 2001; Stolt et al., 2006). Во-вторых, существует высоко специализированная, не перекрывающаяся роль Sox6. Примером является спецификация типов клеток в неокортексе. Паттерны экспрессии, а также роли Sox6 и Sox5 очень отличаются в развитии телэнцефалона (Azim et al., 2009). Треться тема это пляска между членами SoxD (
Sox5 и Sox6) и SoxE семейством (
Sox9 и Sox10). Относительно первых двух тем, почему так, что Sox6 и Sox5 обладают общими функциями в некоторых тканях, но не в других? Если позволительны спекуляции, то ответ может находиться во взаимодействии между эволюцией генов семейства SoxD и эволюционным возрастом ткани. У позвоночных эволюция Sox генов,
Sox5 и Sox6 наиболее тесная др. к др., исходя из сходства последовательностей (Koopman et al., 2004). Функциональное перекрывание между Sox5 и Sox6 (тема 1) часто наблюдается в тканях позвоночных наиболее значительного эволюционного возраста, таких как кости (Vickaryous and Sire, 2009) и глиальные клетки (Rowitch and Kriegstein, 2010). С др. стороны, неперекрывающиеся функции (тема 2) обнаруживаются в тканях, которые эволюционно более недавнего происхождения, таких как неокортекс (Azim et al., 2009). Поэтому очевидно, что в целом более родоначальные структуры обладают более перекрывающимися функциями Sox5 и Sox6. Возможно, что в развитии позвоночных, общие функции для всех трех SoxD генов вскоре будут обнаружены, исходя из наблюдаения, что экспрессия
Sox13 во время развития мыши перекрывается с
Sox5 и Sox6 (Wang et al., 2006). Третья тема обращается вокруг взаимодействий между двумя группами Sox белков, SoxD и SoxE, в регуляции транскрипции. Как упоминалось выше, SoxD белки не содержат регуляторных доменов, тогда как SoxE белки содержат активаторный домен (Wegner, 1999; Kamachi et al., 2000). В развитии хондроцитов,
Sox5, Sox6 (SoxD) и
Sox9 (SoxE) (обычно обозначаемые как Sox trio) действуют совместно, активируя экспрессию специфичных для хряща генов (Lefebvre et al., 1998; Akiyama et al., 2002). Напротив, во время развития олигодендроцитов, Sox5 и Sox6 противодействуют функции Sox9's и Sox10's как активаторов транскрипции (Stolt et al., 2006). Очевидно, что SoxD заключил пакт работать с SoxE белками. Является ли этот пакт случайным совпадением или имеет функциональное значение, будет установлено в будущем с открытием взаимодействий между этими двумя группами белков в разных тканях и у разных видов, как это наблюдается в эволюции хрусталиков.
THE SOX6 PROTEIN PLAYS AN IMPORTANT ROLE IN DIFFERENTIATION OF MESENCHYMAL TISSUES
Chondrocyte Differentiation
Для роста костей важна роль хряща. Хрящ в первую очередь состоит из хондроцитов, которые секретируют белки внеклеточного матрикса, чтобы сформировать каркасную структуру для остеобластов, откладывающих костный матрикс. Хондрогенез инициируется за счет конденсации мезенхимных клеток и последовательно проходит через три основные стадии развития: стадия пролиферативных, пре-гипертрофических (постмитотических) хондробластов и гипертрофическая стадия хондроцитов, каждая из которых существенно влияет на рост кости (Kronenberg, 2003). Сегодня хорошо известно, что Sox6 совместно с Sox5, играет важную роль на стадии пролиферативных хондробластов дифференцировки хряща (Lefebvre et al., 1998; Smits et al., 2001; Akiyama et al., 2002; Lefebvre and Smits, 2005). Эти два SoxD белка обильно экспрессируются в пролиферативных хондробластах и , как известно, обладают, по крайней мере двумя важными функциями: регулируют клеточную пролиферацию и активируют экспрессию генов белков внеклеточного матрикса (Lefebvre et al., 1998; Smits et al., 2004). Sox6 и Sox5 действуют вместе, супрессируя преждевременный выход из клеточного цикла, удерживая хондробласты от вступления в пре-гипертрофическую (постмитотическую) стадию (Smits et al., 2004). Предложены два возможных механизма: во-первых, совместно с Sox5, Sox6 может негативно регулировать (возможные кофакторы ещё предстоит идентифицировать) транскрипционный фактор Runx2, который способствует пре-гипертрофической дифференцировке (Smits et al., 2004), и, во-вторых, как часть Sox trio (Sox5, Sox6, and Sox9), Sox6 активирует экспрессию кальций-связывающих белков S100A1 и S100B, которые, в свою очередь, супрессируют гипертрофическую дифференцировку и минерализацию хондроцитов (Saito et al., 2007). Др. известной важной функцией Sox6's в хондрогенезе является активация транскрипции генов, кодирующих белки внеклеточного матрикса. В пролиферирующих хондробластах как часть Sox trio, Sox6 непосредственно активирует типа II коллаген, aggrecan и matrilin-1 (Lefebvre et al., 1998; Han and Lefebvre 2008; Nagy et al., 2011).
Понимание того, как сама по себе экспрессия
Sox6 регулирует хондрогенез, всё ещё в разработке. Было показано, что Sox9 необходим для экспрессии
Sox6 и Sox5 (Akiyama et al., 2002). Среди многочисленных сигнальных путей, критических для развития млекопитающих, пока лишь bone morphogenetic protein (BMP) сигнальный путь участвует в стимуляции экспрессии
Sox6 во время хондрогенеза.
In vitro, BMP-4 и BMP-2, как было установлено, активируют транскрипцию
Sox6 в первичной культуре склеротома и в 10T1/2 линии клеток, соотв. (Sohn et al., 2010; Fernandez-Lloris et al., 2003).
In vivo, аденовирусом обеспечиваемый перенос гена
BMP-2 в сломанную кость ведет к индукции Sox trio, и последующей активации специфических генов пре-гипертрофических хондроцитов в месте перелома (Uusitalo et al., 2001). Дальнейшие доказательства регуляции Sox6 посредством BMP пути получены в конечностях эмбрионов мыши. Было показано, что прямое воздействие BMP-7 и noggin (антагонист BMP) оказывают эффект на активацию и подавление экспрессии
Sox6, соотв. (Chimal-Monroy et al., 2003). Дополнительные доказательства связи между сигнальным путем BMP и Sox6 (или Sox trio индуцированным хондрогенезом) получены в работе, показавшей, что, двойные нокаутные по хрящ-специфическому BMP рецептору, мыши теряют экспрессию Sox trio и обнаруживают тяжелую хондродисплазию (Yoon et al., 2005). Эти наблюдения указывают на то, что часть комплекса Sox, Sox6 индуцируется с помощью BMPs и играет ключевую роль как в раннем хондрогенезе, так и во время заживления переломов, продуцируя и поддерживая здоровой структуру кости.
Skeletal Muscle Differentiation
Скелетные мышцы осуществляют локомоцию в ответ на передачу от двигательных нейронов. Чтобы отвечать на постоянно меняющиеся функциональные потребности, физиологические характеристики взрослых скелетных мышц хорошо приспособлены (Pette and Staron, 2000; Schiaffino et al., 2007). Эта приспособляемость взрослых мышц достигается посредством процесса переключения типа мышечных волокон (между медленно сокращающимися и быстро сокращающимися) в ответ на импульсы двигательных нейронов, процесс наз. пластичностью типа волокон (Schiaffino et al., 2007). Некоторые транскрипционные факторы, которые регулируют пластичность типа волокон в ответ на активность двигательных нейронов, были идентифицированы у взрослых (Schiaffino et al., 2007), но вплоть до недавнего времени, факторы, специфицирующие типы волокон у плодов в отсутствие зрелых двигательных нейронов, оставались неизвестными (Francis-West et al., 2003). Теперь показано у двух эволюционно отстоящих организмов, мышей и рыбок данио, что фактор, специфицирующих тип мышечных волокон в отсутствие стимулов от двигательных нейронов, это Sox6 (Hagiwara et al., 2005, 2007; von Hofsten et al., 2008). У обоих животных потеря активности Sox6 ведет к активации многочисленных генов, специфичных для медленных мышечных волокон, указывая тем самым, что Sox6 функционирует как транскрипционный супрессор генов, специфичных для медленных волокон (Hagiwara et al., 2007; von Hofsten et al., 2008). Кроме того, избыточная экспрессия Sox6 приводит к снижению экспрессии генов, специфичных для медленных волокон у мышей, а также рыбок данио (van Rooij et al., 2009; von Hofsten et al., 2008). Влияет ли также Sox6 на пластичность типа волокон во взрослых скелетных мышцах ещё предстоит установить.
Как экспрессия
Sox6 регулируется в скелетных мышцах? регуляция транскрипции
Sox6 лучше всего изучена у рыбок данио. У них скелетные мышцы дифференцируют медленные волокна первыми, благодаря процессу, регулируемому с помощью передачи сигналов Hedgehog (Hh) (Baxendale et al., 2004). Было показано, что транскрипционный фактор Blimp-1/PRDM-1, который активируется с помощью передачи сигналов Hh, супрессирует экспрессию
Sox6 и делает возможной экспрессию генов, специфичных для медленных волокон (von Hofsten et al., 2008; Liew et al., 2008). В миогенезе млекопитающих неясно, играет ли передача сигналов Hh безусловную роль в регуляции экспрессии
Sox6, как это наблюдается у рыб (Li et al., 2004). Хотя регуляция транскрипции
Sox6 неизвестна, но посттранскрипционная регуляция экспрессии Sox6 с помощью микроРНК недавно описана в мышцах (van Rooij et al., 2009; McCarthy et al., 2009). МикроРНК регулируют экспрессию белка путем нахождения некодирующей последовательности мРНК и вмешательства в трансляцию (Bartel, 2009). В случае Sox6, мышце-специфическая микроРНК miR-499 , кодируемая в интроне
Myh7b (Bell et al., 2009; van Rooij et al., 2009; Rossi et al., 2010) и miR-208b, кодируемая в
MyHC-? интроне (van Rooij et al., 2009), как было установлено, супрессируют экспрессию белка Sox6. МикроРНК, которые экспрессируются специфическим для типа клеток образом, как известно, в дальнейшем приспосабливают уровни белка генов, специфичных для типов клеток (Bartel, 2009). Следовательно, использование микроРНК в качестве регуляторного механизма, по-видимому, талантливый путь достижения экспрессии, специфичной для типа клеток из широко экспрессируемых белков, подобных Sox6. Однако история на этом не заканчивается и регуляция экспрессии
Sox6 в скелетных мышцах оказывается ещё сложнее. Во-первых, специфичная для мышц избыточная экспрессия
Sox6 существенно снижает экспрессию miR-499 и её родительскую мРНК, кодируемую геном
Myh7b, указывая, что Sox6 действует как супрессор транскрипции своего собственного супрессора (van Rooij et al., 2009). Во-вторых, вопрос, является ли miR-499 активным участником дифференцировки типа волокон в мышцах плода или просто усиливает состояние уже существующего типа волокнa в скелетных мышцах взрослых, остается неизвестным. Пока не установлен механизм, участвующий в регуляции генов, специфичных для типа волокон как в плодных, так и взрослых мышцах (Oh et al., 2005; Issa et al., 2006). Следовательно, если Sox6 оказывается включенным в регуляцию экспрессии генов типа волокна как в мышцах взрослых, так и плодов, то петля обратной связи Sox6-miR499 должна стать первым механизмом, известным как регулирующим пластичность типа волокон в мышцах взрослых в ответ на стимулы двигательных нейронов, а также специфицирующим тип волокон в развивающихся мышцах, независимо от влияния со стороны нейронов. очевидно, что история Sox6 в мышцах будет продолжена.
THE ROLES OF SOX6 IN THE DEVELOPMENT OF THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM
Недавние сообщения показали, что Sox6 играет роль в развитии ЦНС путем дифференцировки как нейронов, так и глии. В развитии олигодендроцитов роль Sox6 сходна с таковой в хондрогенезе. Sox6 вместе с Sox5 регулирует пролиферацию предшественников олигодендроцитов и предупреждает преждевременный выход из клеточного цикла. Их функции также сплетены с таковыми белков SoxE. Однако, напротив, экспрессия
Sox5 и Sox6 не перекрываются и они, по-видимому, регулируют спецификацию разных наборов нейронов в коре млекопитающих.
Oligodendrocyte Differentiation
Миелин является критической структурной единицей для поддержания жизнеспособности нервных сигнальных рефлекторных дуг. В ЦНС олигодендроциты являются миелин-формирующими глиальными клетками. Чтобы построить полностью функциональный головной мозг д. быть скоординированы пролиферация клеток предшественников олигодендроцитов (oligodendrocyte progenitor cells (OPCs)), их миграция и время терминальной дифференцировки (Richardson et al., 2006; Nishiyama et al., 2009; Emery, 2010). Усилия по идентификации факторов, регулирующих развитие олигодендроцитов недавно расширили всё растущий список помимо Sox6 транскрипционных факторов дифференцировки OPCs'. Было показано, что Sox6, совместно с Sox5, ингибирует OPCs от выхода из клеточного цикла (Stolt et al., 2006). Как и при хондрогенезе, Sox6 экспрессируется на высоком уровне в пролиферирующих OPCs, но не в постмитотических дифференцирующихся олигодендроцитах (Stolt et al., 2006), подтверждая тем самым, что Sox6, скорее всего. участвует в выходе OPCs' из клеточного цикла вовремя окончательной дифференцировки (Fig. 2). В спинном мозге двойных нокаутных по Sox5 и Sox6 мышей (и в меньшей степени у нокаутных Sox6 мышей), количество преждевременно дифференцирующихся постмитотических олигодендроцитов существенно увеличивается (Stolt et al., 2006), подтверждая мнение, что Sox5 и Sox6 являются промитотическими факторами в дифференцировке олигодендроцитов. Относительно механизма, кажется, что Sox6 и Sox5 противодействуют активности Sox9 и Sox10, которые необходимы для спецификации OPCs (Sox9) и терминальной дифференцировки олигодендроцитов (Sox10) (Stolt et al., 2002, 2003). Эти SoxE белки функционально перекрываются во время развития OPCs, но не при спецификации и терминальной дифференцировке олигодендроцитов (Finzsch et al., 2008). Stolt et al. (2006) показали, что избыточная экспрессия Sox5 и Sox6 в глие и клеточных линиях нейробластомы in vitro вызывает существенное снижение транскрипции с промоторов генов, специфичных для миелина, которые в ином случае активируются c помощью Sox9 и Sox10. Поскольку детальные механизмы остаются неизвестны, эти результаты строго указывают на то, что Sox5 и Sox6 действуют в качестве репрессоров окончательной дифференцировки олигодендроцитов путем противодействия активаторным функциям Sox9 и Sox10.
Как же экспрессия Sox6 регулируется во время развития олигодендроцитов ? Как и в скелетных мышцах, по-видимому, микроРНК играют важную роль. Было показано, что miR-219, которая необходима для дифференцировки олигодендроцитов, находит Sox6 и снижает уровень Sox6 белка, делая таким образом возможной терминальную дифференцировку олигодендроцитов (Dugas et al., 2010; Zhao et al., 2010).
Прежде чем обратиться к Sox6 и дифференцировке нейронов, упомянем астроциты, наиболее многочисленные глиальные клетки головного мозга. Sox6 может также участвовать в дифференцировке астроцитов. Было сообщено, что избыточная экспрессия
Sox6 в нейрональных стволовых клетках взрослых крыс может сдвигать дифференцировку с нейронов в астроциты даже в культуральных условиях, способствующих дифференцировке нейронов (Scheel et al., 2005). Хотя это всё ещё предварительно, Sox6 может играть роль в процессе выбора решения нейральной дифференцировки стволовых клеток в головном мозге взрослых. Понимание того, как Sox6 индуцирует дифференцировку астроцитов из нейральных стволовых клеток взрослых д. внести важный вклад в регенеративную медицину. Было сообщено, что экспрессия
Sox6 существенно активируется в глиомах человека (Ueda et al., 2004; Schlierf et al., 2007). Эти сообщения указывают на то, что Sox6 играет важную роль в пролиферации макроглиальных клеток предшественников, а также их дифференцировке из нейральных стволовых клеток.
Neuronal Differentiation
Sox6 также играет роль в создании разнообразия нейронов в ЦНС. В отличие от развития хондроцитов и олигодентроцитов, которых Sox5 и Sox6 имеют перекрывающиеся функции, в развитии кортикальных нейронов эти два SoxD белка, по-видимому, регулируют дифференцировку дискретных наборов нейронов. Кора головного мозга содержит грубо говоря два класса нейронов, проекционные нейроны (посылают аксоны к разным мишеням, продуцирующие глютамат) и интернейроны (модуляция локальных сигналов, ?-aminobutyric кислота, GABA продуцирующие) (Molyneaux et al., 2007; Wonders and Anderson, 2006). Как проекционные, так и промежуточные нейроны состоят из множества субтипов нейронов (Molyneaux et al., 2007; Wonders and Anderson, 2006). Субтипы интернейронов, в частности, довольно разнообразны, с варьирующими характеристиками, такими как морфология, с ионными каналами и экспрессией нейропептидов (Wonders and Anderson, 2006).
Недавние сообщения показали, что Sox6 экспрессируется в предшественниках дорсальной части телэнцефалона, чтобы специфицировать интернейроны (Azim et al., 2009) , тогда как
Sox5 экспрессируется в вентральных предшественниках, чтобы специфицировать проекционные нейроны (Lai et al., 2008), указывая на возможные перекрестно-репрессивные взаимодействия между Sox5 и Sox6 в развитии нейронов (Azim et al., 2009). Отражением этого наблюдения является то, что потеря функции Sox6 ведет к эктопической экспрессии
Sox5 и к смешанным дорсально-вентральным качественным особенностям (Azim et al., 2009). Sox6 также играет роль в спецификации постмитотических интернейронов. Было показано, что Sox6 высоко экспрессируется в постмитотических интернейронах, экспрессирующих parvalubumin (PV) и somatostatin (SST), которые происходят из medial ganglion eminence (MGE), субструктуры телэнцефалон (Azim et al., 2009; Batista-Brito et al., 2009). В отсутствие Sox6, большинство этих производных MGE интернейронов падает вскоре по достижении своего финального предназначения в коре и заканчивают экспрессию разных типов нейропептидов (Azim et al., 2009; Batista-Brito et al., 2009). Эти наблюдения намекают на важные новые роли белков SoxD в спецификации разных типов нейронов в неокортексе млекопитающих. Пока неизвестно, как экспрессия
Sox6 регулируется в развитии нейронов.
THE ROLE OF SOX6 IN ERYTHROPOIESIS
Дифференцировка эритроцитов у высших позвоночных (т.e., птиц и млекопитающих) высоко регулируется как в пространстве, так и во времени (Baron and Fraser, 2005; Palis, 2008; McGrath and Palis, 2008). В процессе развития продукция эритроцитов впервые начинается в желточном мешке (примитивный эритропоэз, начиная ~E7 у мышей) и продолжается в печени плода (плодный дефинитивный эритропоэз, начиная ~E12 у мышей) (Baron and Fraser, 2005; Palis, 2008). После рождения дефинитивных эритропоэз взрослых генерируется в костном мозге (Palis, 2008).
Недавно было показано, что Sox6 играет критическую роль в пролиферации и созревании дефинитивных эритроцитов (Dumitriu et al., 2006, 2010; Yi et al., 2006; Cohen-Barak et al., 2007). Sox6 экспрессируется в печени плода и костном мозге, а также в очищенных дефинитивных эритробластах взрослых (Dumitriu et al., 2006; 2010; Yi et al., 2006; Xu et al., 2010; Cantu et al., 2011). Когда ген Sox6 экспериментально инактивируется в дефинитивные эритробласты, то их пролиферация и жизнеспособность сильно нарушаются, приводя к задержке созревания эритроцитов (Yi et al., 2006; Dumitriu et al., 2006, 2010). Как Sox6 регулирует жизнеспособность дефинитивных эритроцитов? Недавно идентифицирован ген мишень для Sox6, Bcl-X, это послужит ключом к выяснению этой роли Sox6. Bcl-X является анти-апоптическим фактором, необходимым для жизнеспособности эритроцитов у мышей (Wagner et al., 2000). Мыши, дефицитные по Bcl-X анемичны, это воспроизводится у мышей с дефицитом эритроид-специфического Sox6 (Dumitriu et al., 2006, 2010). Было показано, что Sox6 непосредственно соединяется с регуляторными областями гена Bcl-X и активирует его транскрипцию, помогая тем самым выживать эритроцитам (Dumitirui et al., 2010). Поскольку регионы последовательности Bcl-X гена, которые соединяются с Sox6, являются регуляторными элементами, контролирующими реакцию на передачу сигналов erythropoietin (Socolovsky et al., 1999; Tian et al., 2003), то идентификация Sox6 кофакторов поможет понять молекулярные механизмы пролиферации эритроцитов, регулируемые эритропоэтином.
Sox6 также играет важную роль в переключении онтогенетически регулируемого гена глобина. Изоформа переключаемого гена глобина хорошо известный феномен, наблюдаемый при переходе от примитивного к дефинитивному эритропоэзу (Sankaran et al., 2010). Экспрессия эмбрионального гена глобина ограничена первичными эритроцитами, продуцируемыми в желточном мешке и замалчивается в печени плода, тогда как генерируются плодные дефинитивные эритробласты (Trimborn et al., 1999). Показано, что Sox6 играет важную роль в замалчивании транскрипции гена эмбрионального ?-globin ?y мыши (Yi et al., 2006). Эта функция Sox6 является клеточно автономной, это было продемонстрировано существенным увеличением экспрессии ?y, воспроизводимой в Sox6 нулевых гематопоэтических стволовых клетках, которые были трансплантированы в костный мозг взрослых мышей (Cohen-Barak et al., 2007). Кроме того, Sox6 принимает участие в супрессии фетальной ?-globin изоформы гена человека во взрослых дефинитивных эритроцитах (Xu et al., 2010). Было показано, что Sox6 замалчивает транскрипцию как мышиных эмбриональных, так и фетальных ?-globin генах человека совместно с белком BCL11A (Xu et al., 2010), белком с известной функцией репрессора (Liu et al., 2006). Авт. (Xu et al., 2010) полагают, что Sox6 и BCL11A физически взаимодействуют и тем самым связь Sox6 с промоторной областью эмбрионального и фетального ?-globin генов представляет собой точку прикрепления для BCL11A-репрессорного комплекса, чтобы ассоциировать с регуляторными областями этих генов. Эти новые находки составляют биологическую основу для исследований ассоциаций по всему геному фетального глобина человека (HbF) и существенно продвигают наше понимание переключения гена глобина в эритропоэзе (Sankaran et al., 2008, 2010).
Регуляция экспрессии
Sox6 в эритроидных клетках, по-видимому, обеспечивается с помощью как внеклеточных сигналов, так и последующих внутриклеточных механизмов обратной связи. Во-первых, разные цитокиновые условия могут менять уровни экспрессии
Sox6 в культурах эритроидных клеток человека (Sripichai et al., 2009). Во-вторых, показано, что в культурах дифференцирующихся эритробластов белок Sox6 функционирует как свой собственный транскрипционный супрессор за счет связывания своего собственного промотора (Cantu et al., 2010). Интересно, что Sox6-связывающие последовательности, описанные для ДНК эритробластов (Cantu et al., 2010) отличаются от тех, что мы обнаружили для ДНК скелетных мышц (An and Hagiwara, неопубл.). Следовательно, условия хроматина в области гена
Sox6 могут быть специфическими для каждого типа клеток, это приводит к специфической для типа клеток ауторегуляции экспрессии Sox6.
OTHER CELL AND TISSUE TYPES
Pancreatic β-Cells
В поджелудочной железе Sox6 был идентифицирован как регулятор β-клетками стимулируемой глюкозой секреции инсулина (Iguchi et al., 2005). Было показано, что Sox6 физически взаимодействует с активаторным доменом белка PDX1 и ведет к снижению транскрипции с промотора гена
insulin II (Iguchi et al., 2005). Эта супрессия, скорее всего, вызывается деацетилированием гистона в промоторном регионе
insulin II (Iguchi et al., 2005). В дальнейшем, Iguchi et al. (2007) продемонстрировали, что Sox6 ингибирует пролиферацию клеток, таких как insulinoma (INS-1E и MIN6) и фибробласты (NIH-3T3). Ингибирование клеточной пролиферации, скорее всего, достигается посредством супрессии транскрипции гена
cyclin-D1 с помощью HDAC1. Авт. подтвердили, что комплекс Sox6-HDAC1 рекрутируется на промотор
cyclin-D1 посредством физического взаимодействия между Sox6 и β-catenin (Iguchi et al., 2007).
Cardiomyocytes
Sox6, по-видимому, играет сходную роль в клетках предшественниках кардиомиоцитов, как это описано для хондробластов и предшественников олигодендроцитов, а именно поддерживая митотическую активность клон-специфических клеток предшественников.
Sox6 экспрессируется на высоком уровне в пролиферирующих предшественниках кардиомиоцитов, а снижение экспрессии
Sox6 приводит к выходу из клеточного цикла и к дифференцировке (Sluijter et al., 2010). Снижение экспрессии
Sox6 expression совпадает со существенным увеличением экспрессии
miR-499 в дифференцирующихся кардиомиоцитах, указывая, что эта микроРНК функционирует как супрессор экспрессии белка Sox6 в кардиомиоцитах (Sluijter et al., 2010). Поскольку информация всё ещё ограничена, эти наблюдения подтверждают, что Sox6-miR499 сеть может играть важную роль в развитии кардиомиоцитов, как это было показано для скелетных мышц.
Testis
Хотя Sox6 кДНК первоначально была выделена из из библиотеки к ДНК семенников (Connor et al., 1995), не много известно о роли Sox6 в сперматогенезе. Основная форма мРНК Sox6, экспрессируемая в семенниках это короткая форма (~3 kb) ? лишенная длинной 3'-UTR последовательности, обнаруживаемой в длинной форме (~9 kb), экспрессируемой в др. тканях (Lefebvre et al., 1998; Hagiwara et al., 2000; Cohen-Barak et al., 2001). Коротка и длинная Sox6 мРНК обладают общими одними и теми же кодирующими последовательностями. Экспрессия 3-kb Sox6 мРНК активируется приблизительно спустя 4 недели после рождения в семенниках грызунов, а также подвергается циклическим изменениям во время сперматогенеза, указывая тем самым, что Sox6 может играть роль в созревании сперматозоидов (Takamatsu et al., 2000; Ohe et al., 2009). Добавочная информация, которая может иметь отношение к возможной роли Sox6 в регуляции сперматогенеза, заключается в том. что ранее описанный кофактор Sox6 , Solt (Yamashita et al., 2000), был идентифицирован как хроматиновый ассоциированный с центромерой белок CEMP-K (Okada et al., 2006). Поскольку CEMP-K необходим для хода клеточного цикла, а его инактивация останавливает клеточные деления, то Sox6 может регулировать клеточный цикл во время сперматогенеза.
PERSPECTIVES
В ходе развития ни один ген не может контролировать процесс; скорее все они участвуют в сложной сети взаимодействий, влияющих на и, свою очередь, испытывающих влияние (Nijhout 1990). Транскрипционные факторы, чаще, чем остальные, бесспорно играют важную роль в процессах принятия решений во время развития. Как описано выше, изменения в экспрессии Sox6 инициируют каскад событий, приводящий клетки к выбору альтернативного пути среди онтогенетических путей. Т.о., хотя и можно говорить, что Sox6 контролирует развитие определенной ткани, это не очень сильно отличается от скал в ложе реки, изменяющих ток воды. Фраза "На все руки мастер, мастер ничего" традиционно используется как как неприятная характеристика индивида. Однако, когда это рассматривается как описание для фактора транскрипции, то это соответствует реальности позитивной транскрипционной регуляции. Во-первых, ни один транскрипционный фактор не функционирует в одиночестве, независимо от внешних стимулов, клеточных условий и т.д. Во-вторых, всё больше и больше обнаруживается индивидуальных транскрипционных факторов, участвующих в регуляторных сетях, обеспечивающих развитие множественных типов клеток. Среди них Sox6 является настоящим многогранным транскрипционным фактором с важными регуляторными функциями в развитии тканей мезодермы, эктодермы и энтодермы. Т.к. его функция покрывает широкий спектр типов клеток, то постоянно возникает вопрос о способе, который Sox6 использует. чтобы выполнить роль в развитии. Sox6 осуществляет свою функцию во временной период, когда предшественники меняют курс, выходя из клеточного цикла, чтобы дифференцироваться или когда происходит переключение гена во время спецификации типа клеток. Sox6 может оказаться специалистом на этой арене во время эволюции позвоночных, как демонстрирует его роль в спецификации скелетно-мышечных волокон, законсервированная у рыб и млекопитающих.
Чтобы действовать в качестве регулятора окончательной дифференцировки, необходима скоординированная регуляция многочисленных генов. Чтобы достичь этой цели Sox6 также участвует в эпигенетической регуляции epigenentic в сфере своего влияния. Взаимодействие Sox6 с гистоновой деацетилазой 1 (HDAC1) (Iguchi et al., 2007), позволяет ожидать, что будет обнаружено ещё больше хроматин-модифицирующих энзимов, взаимодействующих с Sox6. Известно, что Sox белки соединяются с малой бороздой ДНК и индуцируют изгиб связываемой ДНК. Благодаря этому свойству белки Sox белки, как полагают, функционируют в качестве архитектурных белков и облегчают взаимодействия транскрипционных комплексов с хроматином (Wegner, 1999; Weiss, 2001). Следовательно, Sox6 может распространять свои эффекты этого взаимодействия с хроматин-модифицирующими энзимами на удаленные места. В регуляции окончательной дифференцировки Sox6 скорее всего влияет на экспрессию множественных генов путем изменения условий в хроматине. Регуляция хроматиновых условий с помощью Sox6 будет захватывающим предметом в развитии позвоночных.
Будучи на высоте, Sox6 может не быть только транскрипционным фактором. Имеются сообщения, указывающие, что Sox6 играет роль в сплайсинге пре-мРНК (Ohe et al., 2002, 2009). Поскольку транскрипция и процессинг РНК сильно взаимосвязаны (Moore and Proudfoot, 2009), Sox6 может модернизировать эти два критические регуляторные процесса генной экспрессии.
Sox6 обладает значительным потенциалом, чтобы служить в качестве модели транскрипционного фактора для открытия механизмов скоординированной регуляции генов во многих типах клеток, которые, скорее всего, законсервированы в ходе эволюции позвоночных, на уровне хроматина, транскрипции и посттрасляционном уровне.
Сайт создан в системе
uCoz
