Cell history determines the maintenance of transcriptional differences between left and right ventricular cardiomyocytes in the developing mouse heart J.Cell. Sci. V. 116, No 24, P.5005-5013, 2003 | |
|
Установление и поддержание транскрипционного разнообразия во время органогенеза является ключевым признаком эмбрионального развития. В развивающемся сердце миокардиальные клетки разных камер обнаруживают различия в экспрессии генов, которые отражают функциональную компартментализацию (Christoffels et al., 2000). Эти транскрипционные различия устанавливаются во время раннего развития сердца и предваряют формирование специализированных левого и правого предсердий и желудочков, которые управляют отдельными системным и легочным кругом кровообращения.
Мол. анализ регуляторных циркуитов, контролирующих различия кардиомиоцитов идентифицировали небольшое количество цис-действующих мотивов и транс-действующих факторов, участвующих в идентификации предсердий или желудочков и в дифференциальной экспрессии генов между клетками миокарда желудочков и атриовентрикулярного канала (Wang et al., 2001; Habets et al., 2002). Кроме того, несколько цис-элементов активны в кардиомиоцитах или левого или правого желудочка (Schwartz and Olson, 1999; Kelly et al., 1999). Хотя транс-действующие факторы, которые регулируют такие трансгены остаются неизвестными, мутационный анализ транскрипционных факторов, экспрессирующихся во всём сердце, играют в некоторых случаях компартмент-ограниченную роль во время раннего развития (Lyons et al., 1995; Lin et al., 1997). Небольшое количество кардиальных транскрипционных факторов, в частности bHLH белки Hand1 и Hand2 и Т-бокс-содержащий регуляторный фактор Tbx5, обнаруживают лево/правосторонние различия в паттерне экспрессии в эмбриональных желудочках, а получение нулевых аллелей этих генов показало, что эти факторы важны для морфогенеза камер (Srivastava et al., 1997; Firulli et al., 1998: Riley et al., 1998; Bruneau et al., 2001). Несмотря на эти исследования молекулярные механизмы, которые инициируют и поддерживают в левом или правом желудочке экспрессию специфических генов, изучены плохо. В частности мало известно о факторах, регулирующих различия в транскрипции между лев. и прав. Желудочками. У взрослых кардиальная гипертрофия выявляет изменения в экспрессии генов, которые различны в стенках левого и правого желудочков (Vikstrom et al., 1998).
Некоторые трансгены м. служить ценными индикаторами транскрипционных различий между клетками миокарда. Регионализованная экспрессия Mlc3f промотора трансгена nlacZ выявляется между днём эмбриогенеза (Е)8 и 10. На Е10.5 этот трансген экспрессируется в правом предсердии и левом желудочке, точно также как эндогенный ген Mlc3f . Следовательно, трансген Mlc3f-nlacZ-2 является стабильным региональным маркёром для кардиомиоцитов левого желудочка от завершения петлеобразования сердца до взрослой стадии. Анализ экспрессии трансгена Mlc3f показывает, что регуляция транскрипции в сердце мышей является модулярной, так что отдельные цис-действующие элементы регулируют пространственный и временной паттерн экспрессии в развивающемся миокарде.
Трансген Mlc3f-nlacZ-2 является инструментом, который позволяет изучать механизмы инициации транскрипционных различий между кардиомиоцитами и механизмы, поддерживающие эти различия в последующем развитии. Мы изучали механизмы поддержания регионализации трансгена Mlc3f , используя первичные культуры кардиомиоцитов. Было установлено, что кардиомиоциты левого и правого желудочка поддерживают свою позиционную идентичность ex vivo, судя по экспрессии трансгена. Однако также самая конструкция промотора Mlc3f экспрессируется одинаково в левых и правых кардиомицитах после временной трансфекции в не-трансгенную культуру, это указывает на то, что поддержание региональной экспрессии трансгена обеспечивается др. механизмом, в отличие от тех, которые устанавливают регионализацию. Мы показали, что механизм, обеспечивающий репрессию активности трансгена Mlc3f в кардимиоцитах правого желудочка, является клеточно-автономным и не зависит от общего метилирования ДНК и от зависимого от trichostatin A деацетилирования гистонов. Более того, экспрессия трансгена Mlc3f в таких культурах не испытывает влияния со стороны избыточной экспрессии экзогенных транскрипционных факторов, которые обнаруживают лево/правостороннюю регионализацию в эмбриональном сердце. Это указывает на то, что история развития клеток играет важную роль в подержании статуса молчания трансгена Mlc3f в правом желудочке. Предполагается, что регуляторные последовательности, включенные в трансген, содержат cellular memory module, который способен стабилизировать и передавать по наследству молчание транскрипции трансгена в кардиомиоцитах правого желудочка. Эпигенетические механизмы м., следовательно, играть роль в поддержании транскрипционных различий в сердце.
| |