Посещений:
КАРДИОМИОЦИТЫ

Пролиферация и Дифферкнцировка
  • Транскрипционный фактор GATA-4 существенен для различных стадий развития сердца
  • Комбинационные взаимодействия между GATA-4 и различными ко-факторами обемспечивают его плейотропные эффекты


    • Clonally dominant cardiomyocytes direct heart morphogenesis
    Vikas Gupta & Kenneth D. Poss
    Nature 484,n7395, 479–484 (26 April 2012) doi:10.1038/nature11045

    Когда эмбрионы позвоночных развиваются до взрослого состояния их органы подвергаются заметным изменениям в размере и архитектуре ткани. Сердце приобретает мышечную массу и созревает структурно, чтобы удовлетворять всё увеличивающимся потребностям, процесс, который изучен недостаточно. Мы использовали многоцветный клональный анализ, чтобы определить вклады индивидуальных кардиомиоцитов кагда сердце рыбок данио подвергается морфогенезу из примитивной эмбриональной структуры в сложную взрослую форму. Мы установили, что стенка толщиной в один кардиомиоцит в ювенильном желудочке, образуется за счет латеральной экспансии нескольких десятков кардиомиоцитов в мышечные участки разныого размера и формы. Когда ювенильные рыбки данио созревают во взрослых, то эта структура оказывается полностью покрытой новым слоем кортикальных мышц. Взрослые коритикальные мышцы возникают из небольшого количества кардиомиоцитов — в среднем приблизительно 8 на животное — которые обладают клональным доминированием, напоминающим популяции стволовых клеток. Кортикальные кардиомиоциты первоначально возникают из внутренних миофибрил, это является редким событием проламывания ювенильной вентрикулярной стенки и затем они разрастаются по поверхности. Наши результаты демонстируют динамичное пролиферативное поведение, которое генерирует взрослую кардиальную структуру, открывая клональное доминирование в качестве ключевого механизма формообразования органов позвоночных.


    Рисунки к статье

    Кардиальные миоциты и эндокардиальные эндотелиальные клетки представляют собой первые два слоя в первичной сердечной трубке. Транскрипционные факторы Nkx2.5 и GATA-4 являются самими ранними маркерами прекардиальных клеток, которые возникают из мезодермы латеральной пластинки. Перед образованием сердечной трубки прекардиальные клетки уже экспрессируют некоторые специфические кардиальные гены, включая и те, что кодируют контрактильные белки и atrial natriuretic factor (ANF), следовательно, дифференцировка кардиомиоцитов предшествует последующим морфогенетическим событиям, ведущим к формированию сердца. На Р19 клетках было продемонстрировано, что GATA-4 м. только потенциировать, но не инициировать кардиальную дифференцировку. Эктопическая экспрессия каждого из генов, Nkx2.5, GATA-4, GATA-5 и GATA-6, у эмбрионов Xenopus недостаточна для индукции кардиогенеза, необходима их координировнное действие с др. факторами, присутствующими в прекардиальных клетках. Установлено, что GATA-4 фактор и Nkx2.5 м. физически взаимодействовать посредством С-терминальных цинковых пальчиков и соседней щелочной области GATA-4 и С-терминально распространяющегося гомеодомена Nkx2.5. Установлено также, что GATA-4 и Nkx2.5 м. синергично активировать промотор ANF, кроме того их коооперация необходима для связывания с ДНК. Два домена активации в С- и N-терминальных областях GATA-4, а также репрессорный домен в С-терминальной области Nkx2.5 участвуют в этом синергичном действии. Предполагается, что GATA-4 посредством взаимодействия с Nkx2.5 демаскирует С-терминальный ауторепрессорный домен Nkx2.5. Помимо взаимодействия с промотором ANF выявлено взаимодействие GATA-4/Nkx2.5 и с др. кардиальными промоторами, кардиальным α-актином и cardiac-restricted ankyrin repeat pronein (CARP).
    Избыточная экспрессия GATA-4 и Nkx2.5 в линии клеток P19CL6 достаточна для индукции программы кардиальной дифференцировки. Кроме того, установлено, что GATA-4/Nkx2.5 взаимодействие управляется с помощью BMP сигнального пути через посредство mitogen-activated protein kinase (MAPK) Tak-1, механизма законсервированного в ходе эволюции; у эмбрионов кур BMP-2, секретируемый энтодермой, индуцирует экспрессию GATA-4 и Nkx2.5 в соседней кардиальной мезодерме, тогда как у дрозофилы decapentaplegic (dpp) (член семейства TGF-β), секретируемый эктодермой, существенен для индукции pannier, гомолога GATA-4, который путем взаимодействия с tinman активирует дифференцировку прекардиальной мезодермы в кардиомиоциты. Одним из свойств GATA-4/Nkx2.5 взаимодействия является высокая специфичность: Nkx2.5 взаимодействует с GATA-4 и GATA-5, но не с GATA-6. Наконец, существование NKE связывающего сайта в промоторе GATA-6 мыши, существенного для активации in vivo, также как и прямая регуляция транскрипции Nkx2.5 с помощью GATA-5 in vivo у рыбок данио, указывают на то, что GATA и Nkx белки взаимодействуют на нескольких уровнях.
    Кроме того комбинационные взаимодействия между различными кардио0специфичными транскрипционными факторами существенно для поддержания экспрессии кардиальных генов и кардиального фенотипа в постнатальном развитии. Так, GATA-4 и GATA-6 белки существенны для поддержания экспрессии ANF в постнатальных кардиомиоцитах. Физическое и функциональное взаимодействие GATA-4 и GATA-6 м. объяснить, почему два или более членов одного и того же семейства коэкспрессируют и действуют неперекрывающимся способом.
    Члены MEF2 семейства MADS транскрипционных факторов взаимодействуют непосредственно с GATA-4, чтобы активировать нижестоящие мишени, такие как промотор ANF. Фактически, GATA-4 поставляет MEF2 белки к GATA связывающим сайтам, а MEF2 действует при этом как GATA коактиватор. GATA/MEF2 взаимодействие объясняет отсутствие ANF и др. кардиальных транскриптов у MEF2C нокаутных эмбрионов мыши. MEF2 белки м. поставляться GATA-4 или GATA-6, но не GATA-5.
    Наконец, GATA и MEF2 факторы взаимодействуют физически с повсеместно экспрессирующимся кофактором, обладающим histone acetyltransferase активностью, таким как р300. Синергичное активирование нижестоящих мишеней путем p300/GATA взаимодействия и p300/MEF2 взаимодействия и возможное участие р300 в GATA/MEF2 взаимодействии представляют собой др. КПП, контролирующий экспрессию кард-специфичных генов.
    Кардиомиоциты кур, происходящие из ES клеток, дифференцируются в клетки, похожие на синусонодальные, предсердные и желудочковые, а экспрессия кардио-специфических генов, ионныых канальцев и потенциала действия контролируются онтогенетически. Во время нормального кардиогенеза ES клеток in vitro саркомерные белки организуются в онтогенетичеки контролируемые паттерны на ранних стадиях дифференцировки (Guan et al., 1999). Процесс кардиогенной дифференцировки in vitro испытывает влияние со стороны компонентов среды. Добавляя глюкозу, аминокислоты, витамины и др., оказалось возможным повысить эффективность кардиальной дифференцировки и улучшить уровень организации саркомерных структур кардиальных клеток дикого типа и β1-/-.

    CARDIOMYOCYTE and FATTY ACIDs

    (Кардиомиоциты и Жирные кислоты)
    Смотреть ЗДЕСЬ
    Сайт создан в системе uCoz