Сигнальные пути у многоклеточных организмов эволюционируют несколько миллионов лет, чтобы приспособить сложные программы к ткане-специфической экспрессии генов. Один из таких путей, Wnt/β-catenin путь, регулирует экспрессию генов путем повышения уровня в цитозоле транскрипционного ко-фактора β-catenin (1). Стабилизированный β-catenin транслоцируется в ядро, где он взаимодействует с ДНК-сгибающим, ДНК-связывающим Tcf1 и Lef1 транскрипционными факторами (TFs), которые впоследствии замещаются репрессорными комплексами Groucho/Tcf3 на энхансерах генов мишеней для Wnt (2). β-Catenin взаимодействует с зависимыми от клеточного контекста ко-факторами (web.stanford.edu/group/nusselab/cgi-bin/wnt/), чтобы ассоциировать с RNA polymerase II и общим аппаратом транскрипции для активации транскрипции. Однако, природа β-cateninTcf/Lef энхансер-связывающего белкового комплекса и механизмы, которые облегчают его ассоциацию с регуляторными элементами генов мишеней для Wnt, изучены плохо.
Образование Wnt сигнального центра во время гасоруляции является важным для развития животных (3). Секретируемые Wnts, испускаемые первичной полоской, регулируют судьбу задних предшественников, включая нейромезодермальные предшественники (NMP), в эмбриональных клетках, которые зависят от Wnt3a при самообновлении и дифференцировке в мезодерму и которые дают спинной мозг, дерму и скелетно-мышечную систему туловища и хвоста (4-6). Эмбионы, лишенные
Wnt3a, Ctnnb1 (β-catenin), T-cell factor (
Tcf) 1 lymphoid enhancer factor (
Lef) 1 или specificity protein (
Sp) 5 и
Sp8обнаруживают сходные тяжелые укорочения задней части, вызываемой потерей NMPs (7-10). Эти гены составляют группу синхронизированных фенотипов (syn-phenotype), которая вместе с генетическими взаимодействиями, наблюдаемыми между Sp5 и Wnt3a, подтверждает, что Sp5/8 могут быть эффекторами передачи сигналов Wnt. Sp5/8 являются близко родственными Sp1, который является одним из первых идентифицированных у эукариот TFs (11) и часто ассоциирует с регуляцией генов домашнего хозяйства. В противоположность повсеместно экспрессируемому
Sp1, экспрессия
Sp5 огранивается местами активности Wnt (12). Здесь мы показали. что Sp5/8 связывают ДНК, непосредственно взаимодействуют с Tcf1/Lef1,и способствуют ассоциации β-catenin с хроматином, чтобы активировать гены мишени для Wnt, подтвердив, что Sp5/8 являются новыми компонентами Wnt-управляемого транскрипционного комплекса.
Discussion
Полученные данные демонстрируют, что Sp5/8 являются избирательными в отношении энхансера, промотора транскрипционными факторами, которые участвуют в транскрипционном комплексе β-catenin-Tcf/Lef? чтобы умножать экспрессию генов мишеней для Wnt (Fig. 4J). Мы полагаем, что Sp5/8 способствуют локализации β-catenin на энхансерах генов мишеней для Wnt путем соединения как с цис-регуляторной ДНК, так и Tcf1/Lef1. Наш геномный анализ активности Sp5 показал, что Sp5/8 непосредственно регулируют многие, но не все установленные гены мишени Wnt, подтверждая тем самым механизм "тонкой настройки" для селективной амплификации субнабора генов мишеней для Wnt
Наблюдаемый бимодальный паттерн появления Sp5 вблизи TSS, безусловно отличается от такового, наблюдаемого для TCF4 (26), но напоминает H3K4me3 метки CpG островков, ассоциированных с активной и сбалансированной транскрипцией (27). Мы полагаем. что Sp5/8 могут взаимодействовать с активированными гистоновыми комплексами, чтобы рекрутировать β-catenin комплексы на компетентные к транскрипции сайты.
Несмотря на наши наблюдения, что Sp5 широко экспрессируется на сайтах активности Wnt, мы не можем пока решить что это играет глобальную роль в регуляции Wnt генов, поскольку это не связано со всеми известными генам мишенями для Wnt . В соответствии с этим утверждением, Sp5/8 двойные мутанты обнаруживают фенотип, подобный Wnt3a, в задней части эмбриона (7) но не Wnt1-подобный фенотип в средней части заднего мозга (28). Однако, Sp8 не экспрессируется вместе с Sp5 во всех местах, указывая тем самым, что др. члены семейства Sp могут играть перекрывающуюся Sp5 роль в дир. клеточных контекстах. Кроме того, наша демонстрация, что Sp5/8 являются критическими эффекторами передачи сигналов Wnt/β-catenin во время гаструляции у мышей (7), Sp TFs сходным образом опосредуют реакции на Wnt сигналы от онтогенетических сигнальных центров в зачатках конечностей и в гаструле и заднем мозге рыбок данио (29-32). Мы полагаем. что взаимодействие между Sp белками и комплексом β-catenin-Tcf/Lef является консервативным признаком пути у позвоночных. Тем не менее наше исследование четко демонстрирует, чтоt Sp5/8 играют основную роль в распространении сигналов Wnt.
