Foxa транскрипционные факторы помогают приобрести компетентность в отношении активации печеночных генов в ходе развития путем связывания регуляторных последовательностей в предшественниках энтодермы и засчет открытия локальных доменов хроматина.
Fibroblast growth factors и bone morphogenetic proteins, которые секретируются различными типами мезодермальных клеток, индуцируют печеночную генетическую программу в энтодерме, в то же время они ингибируют панкреатическую программу.
Транскрипционные факторы Hex и Prox1 критические для формирующихся гепатобластов, они обеспечивают переход от энтодермального эпителия к неполяризованным, мигрирующим клеткам, которые пролиферируют более быстро и тем самым создают зачаток печени.
Экспансия зачатка печени в гематопоэтический орган во время плодного развития, нуждается в различных наборах ростовых сигналов, включая те, что происходят из мезенхимы поперечной перегородки (septum transversum) и из примитивных эндотелиальных клеток, которые окружают зачаток печени до формирования кровеносных сосудов.
Идентифицированы определенные транскрипционные каскады, которые способствуют дифференцировке гепатоцитов и клеток желчных протоков из ранних гепатобластов.
Полный перевод данной статьи здесь
(Рис. 1.) | Establishing the competence to express hepatic genes in development.
(Рис. 2.) | Signals and tissue interactions that pattern the hepatic domain.
(Рис. 3.) | Development of the liver bud.
(Рис. 4.) | Transcriptional cascades that control the differentiation of hepatoblasts into hepatic lineages.
Formation and patterning of the endoderm
Транскрипционные факторы Hnf4 (hepatocyte nuclear factor-4) и C/EBPα (CCAAT/enhancer binding protein-α) способствуют терминалльной дифференцировке гепатоцитов по мере того как орган перестает быть местом гематопоэза и начинает контролировать уровень метаболитов и белков в крови во время перинатального периода.
Полный перевод данной статьи здесь
(Рис. 1.) | Establishing the competence to express hepatic genes in development.
(Рис. 2.) | Signals and tissue interactions that pattern the hepatic domain.
(Рис. 3.) | Development of the liver bud.
(Рис. 4.) | Transcriptional cascades that control the differentiation of hepatoblasts into hepatic lineages.
Formation and patterning of the endoderm
Гепатогенез осуществляется в несколько стадий: компетентность, детерминация, дифференцировка и морфогенез. Это тесно связанные, взаимозависимые и перекрывающиеся процессы. Начало гаструляции примерно 6.5 день у мышей дает 3 зародышевых слоя, включая образование дефинитивной эмбриональной энтодермы, из которой происходит клон гепатоцитов. Установлено, что у кур прекардиальная мезенхима можеи индуцировать эксплантанты вентральной энтодермы передней кишки в гепатоцито-подобные клетки. У мышей также инструктивная роль кардиальной мезодермы по печеночной спецификации начинается на 8.25 день эмбриогенеза (4-6 сомитов). FGF1 или FGF2 могут заменить инструктивные свойства кардиальной мезодермы.В результате индукции часть вентральной энтодермы специфицируется к адаптации печеночной судьбы и начинает пролиферировать. По мере пролиферации клетки покидают вентральную энтодерму передней кишки и принимают звездчато-образую морфологию. Это гепатобласты или прегепатоциты, они мигрируют и проникают в окружающую мезенхиму septum transversu. Возникает зачаток печени, который становится обнаружимым на Е9.5 у мышей. Гепатобласты способны давать как гепатоциты, так и клетки желчного эпителия.
Показано, что мезенхима необходима и для второго индуктивного события, которое дает ткань, гистологически напоминающую гепатоциты. Этот сигнал скорее пермиссивный, чем инструктивный, так как его источник не ограничивается мезенхимой поперечной перегородки. Возможно, что этот второй сигнал является паракринным взаимодействием прегепатоцитов с окружающим ВКМ, который как известно оказывает выраженное влияние на экспрессию генов в культивируемых первичных фетальных гепатоцитах. Экспрессия антисмысловой РНК, направленная на субъединицу α3 интегрина, блокирует ВКМ-индуцированную дифференцировку клеток Н2.35 в гепатоциты. Клетки с отсутствием β1-integrin гена неспособны колонизировать печень химерных мышей.
Итак, образуются печеночные пластинки, синусоиды и сложная сосудистая желчная сеть. Пре-гепатоциты в течение ранних стадий беременности остаются звездчатыми с большими нерегулярными ядрами и с относительно небольшим количеством органелл. Между 12 и 17 днем беременности пре-гепатоциты постепенно становятся кубовидными. Позднее они начинают формировать поляризованный эпителий. Во время этой последней стадии возникает сеть желчных каналикул и экспрессируются плотные соединения, промежуточные соединения и обнаруживаются клеточные адгезивные белки. По мере созревания гепатоциты начинают экспрессировать больше белков, связанных с нормальной печеночной функцией.
Darlington (1999); Анализ передачи сигналов между кардиальной мезодермой и предшественниками гепатоцитов в энтодерме передней кишки показал, что FGF, по-видимому, является флагмaном, управляющим миграцией клеток и печеночной дифференцировкой. Предшественники гепатоцитов в противоположность другим типам клеток чувствительны к секретируемым FGF из кардиальной мезодермы. Частично специфичность реакции предопределяется hepatocyte nuclear factor (HNF). HNF3 белки активируют какскад транскрипционных факторов, включая HNF1 и HNF4, важных для функции печени. Получены иммортализованые мильтипотентные линии клеток мышей, спосолные дифференцироваться in vitro в гепатоциты или клетки желчных протоков.
FGF сигналы в ранних событиях развития печени
Эмбриональная передняя кишка, ко-культивируема с кардиальной мезодермой, обнаруживает печеночную спецификацию и дифференцировку, начинает экспрессировать альбумин и α fetoprotein (AFP). AFP активируется раньше альбумина на ст. 4-х сомитов. Активация альбумина корелирует в этих клетках с изменениями типов белков, которые связываются с областью альбуминового промотора, обладающего энхансерной активностью. Одна и та же область энхансера альбумина связвает различные транскрипционные факторы в двух тестируемых тканях (энтодерме кишки и головном мозге). В клетках печеночных предшественников обнаруживаются белки HNF3 и GATA, которые связаны с область энхансера альбумина, тогда как в головном мозге эти 2 области незаняты.
У нокаутных HNF3β мышей происходит эмбриональная гибель из-за неспособности формировать энтодерму и хорду. Делеция GATA у мышей также обусловливает эмбриональную гибель из-за нарушений морфогенеза вентральной части передней кишки. Соединение HNF3 и GATA с промотором альбумина происходит еще до морфологической идентификации печеночной ткани. В ходе дальнейшего развития альбуминовый ген экспрессируется и несколько других сайтов альбуминового энхансера также оказываются занятыми в дополнение к HNF3 и GATA.
Определены сигналы от кардиальной мезодермы. Ими оказались FGFs, продуцируемые локально кардиальной мезодермой и стимулирующие миграцию и дифференцировку печеночных предшественников. FGF1 или FGF2, но не FGF8 специфицируют активацию печеночных генов ( альбумина, AFP и transthyretin).
Duncan, (2000) Роль Нех во время коммитирования печеночной судьбы энтодермыФакт, что кардиальная мезодерма индуцирует экспрессию характерных печеночных генов, таких как альбумин и альфа-фетопротеин, указывает на то, что экспрессия или активация транскрипционных факторов сопровождает это событие. Нех (hematopoietically expressed homeobox), известный также как Prh, является транскрипционным фактором семейства дивергентных гомеобоксных генов. Это один из самых ранних маркеров в передней эмбриональной энтодерме. Экспрессия hex обнаруживатеся на средней стадии первичной полоски в дефинитивной энтодерме, когда она мигрирует из этой полоски. Вскоре после этого hex мРНК обнаруживается в пред-печеночной вентральной энтодерме, окружающей передний кишечный портал. В этом отношениии экспрессия hex сходна с gata-4. Печень полностью отсутствует у hex-/- эмбрионов на 13.5 день. Установлено, что презумптивный печеночный дивертикул на Е9.5 сформирован, но мРНК альфа фетопротенина в нем не обнаруживается. На Е10.5 обнаруживается и миграция клеток из энтодермы, также не обнаруживающих альфа фетолпротеина.
HNF-3 и компетентность энтодермы адоптировать печеночную судьбуПомимо печеночного поля вентральной энтодермы дорсальная энтодерма также компетентна следоватеь печеночному пути. Первые указания, что HNG-3 м. действовать как фактор компетентности получены благодаря обнаружению hnf-3α и 3β мРНК а денфинитивной энтодерме (Рис. 2)еще до начала печеночного развития. Их ранняя экспрессия обнаруживается как вентральной, так и дорсальной энтодерме. Энхансер альбумина, содержащий сайт для связывания hnf-3, необходим для экспрессии гена альбумина в гепатоцитах. В начале развития печени экспрессия мРНК альбумина ограничивется печеночной энтодермой. Показана на рис. 3, модель компетентности, согласно которой HNF-3 может метить регуляторные области молчащих "печеночных генов" потенциалом быть экспрессированными, если энтодерма встретит соответствующую среду развития.
Предполагается, что HNF-3 контролирует печеночную компетентость за счет модулирования структуры хроматина вокруг энхансеров генов, экспрессирующихся в развивающейся печени (риc. 3). Основной структурной единицей хроматина является нуклеосома, которая содержит 146 п.н. ДНК обернутой вокруг октамера гистоновых белков. Хроматин далее конденсируется за счет добавления линкерных гистоновых белков, которые связывают нуклеосомы в компактную хроматиновую структуру, которая в основном транскрипционно неактивна из-за блокады доступа транскипционным факторам. Реорганизация хроматина для усиления экспрессии генов может регулироваться несколькими способами. Ацетилирование гистонов изучено лучше всего. Коактиваторы гистоновой ацетилазы рекрутируются в регуляторные области путем взаимодействия со связанными транскрипционными факторами. Показано, что HNF-3 является таким фактором, его взаимодействие с нуклеосомной ДНК более устойчиво, чем со свободной ДНК. Более того он способен вызывать хроматином-обусловленную репрессии альфа-фетопротеина. Однажды связанный HNF3 управляет позиционированием нуклеосом внутри контекста альбуминового энхансера. Эффект репозиционирования нуклеосом способствует связыванию вторичного транскрипционного фактора GATA-4 с альбуминовым энхансером. Gata-4 мРНК экспрессируется в anterioe intestinal portal (AIP), куда входит и энтодерма печеночного поля. Сайт связывания gata-4 в альбуминовом энхансере является критическим для функции энхансера. Предполагается, что HNF-3 и GATA-4 кооперируют в контроле адаптирования энтодермой программы экспрессии печеночных генов. Мыши с отсутствием HNF-3β или GATA-4 имеют тяжелые нарушения морфогенеза передней кишки.
Darlington (1999);
HNF3 белки регулируют HNF4HNF3, участвующий в нуклеосомной организации альбуминового гена, оказывается регулирует также HNF4 промотор. В этом отношении HNF3α менее эффективный активатор, чем HNF3β. Обычно HNF3β экспрессируется перед HNF3α. Затем HNF3α начинает конкурентно снижать транскрипционную активность HNF3β.
Инсулин усиливает экспрессию HNF3β и ослабляет экспрессию HNF3α. Это ведет к усилению экспрессии HNF4 вместе с некоторыми другими печено-специфичными генами, чьи продукты важны для метаболизма глюкозы. HNF4 является членом семейства стероидныхгормональных рецепторов, его нокаут у мышей ведет к аномальному эмбриогенезу и гибели. У взрослых животных HNF4 экспрессируется в нескольких тканях, включая печень, почки, кишечник панкреатические островки. Созревание HNF4α отвечает за раннее начало диабета типа 2.
Сайт создан в системе uCoz
|