У позвоночных развитие головного мозга, переднего нейрального эпителия подвергается морфологическому подразделению на пузыри, известные как прозэнцефалон (передний мозг), мезэнцефалон (средний мозг) и ромбэнцефалон (задний мозг). Передний мозг в дальнейшем становится подразделенным ростро-каудально на телэнцефалон и диэнцефалон соотв. Телэнцефалон дает кору головного мозга, базальные ганглии и гиппокамп, тогда как диэнцефалон развивается в гипоталямус, талямус, эпиталямус и pretectum. Т.о., эмбриональный передний мозг является зачатком наивысших центров познавательной способности и интеграции головного мозга. Отличительной чертой развития диэнцефалона является формирование ядер вдоль передне-задней (AP) и дорсо-вентральной (DV) осей. Вдоль AP оси, дорсальная область диэнцефалона подразделена, по крайней мере, на три подразделения или просомерные поперечные единицы: преталямус или передний parencephalon, талямус или задний parencephalon и pretectum или synencephalon (Larsen et al., 2001; rev. Lim and Golden, 2007; Puelles and Rubenstein, 2003). Чтобы установить аккуратные нейральные циклы (circuits), важно сформировать каждое из ядер в правильном пространственно-временом положении, это, в свою очередь, базируется на точном становлении пространственных характеристик нейральных предшественников. Исследования zona limitans intrathalamica (zli) указывают на то, что клетки предшественники в ростральной части диэнцефалона приобретают свои региональные качественные особенности посредством кодов экспрессии транскрипционных факторов, которые регулируются секретируемыми сигнальными молекулами Sonic hedgehog, исходящими из зоны zli (rev. Kiecker and Lumsden, 2005; Lim and Golden, 2007). Однако наше понимание механизмов, с помощью которых формируются каудальная часть диэнцефалона, всё ещё ограничено.

Paired box gene 6 (Pax6), чья экспрессия распространяется каудально от постулируемой границы между pretectum и мезэнцефалоном, экспрессируется в развивающемся диэнцефалоне (Li et al., 1994). Pax6 предопределяет границу diencephalon-mesencephalon boundary (DMB) путём взаимодействия с др. гомеопротеинами (Matsunaga et al., 2000), и вносит вклад в пролиферацию предшественника диэнцефалона (Warren and Price, 1997), а также в формирование pretectum (Mastick et al., 1997). Хотя имеются сообщения о внеклеточной роли гомеопротеинов (rev. Brunet et al., 2007), Pax6 локально действует внутри клеточного ядра. Т.о., вполне возможно, что Pax6 может регулировать формирование паттерна и рост каудальной части диэнцефалона посредством активации генов, кодирующих диффундирующие факторы.

Ранее мы установили, что Autotaxin (ATX), секретируемый экзоэнзим, экспрессируется в каудальной части диэнцефалона и крыловидной пластинки (alar plate) у кур, перекрывая домен экспрессии Pax6. Следовательно, ATX может оказаться критическим эффектором для Pax6 во время развития диэнцефалона кур. ATX также известен как ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 2 (NPP2/ENPP2), первоначально идентифицированная как фактор, стимулирующий подвижность, и выделенная из conditioned среды после меланомной клеточной линии человека ( Stracke et al., 1992). ATX обладает lysophospholipase D (lysoPLD) активностью (Umezu-Goto et al., 2002; Tokumura et al., 2002), которая расщепляет lysophosphatidylcholine (LPC) на lysophosphatidic acid (LPA) и choline. LPA известна как биоактивный липид, который способствует пролиферации, жизнеспособности и подвижности клеток посредством специфических G-protein-coupled рецепторов, таких как LPAR1 - LPAR5 (rev. Aoki et al., 2008). Поскольку мыши, экспрессирующие каталитически неактивный ATX (T210 точковая мутация), характеризуются эмбриональной летальностью, сходной с той, что наблюдается у ATX нулевых мутантов, то lyso-PLD активность без сомнения важна для эмбрионального развития (Ferry et al., 2007; Tanaka et al., 2006; van Meeteren et al., 2006). Помимо своей способности продуцировать внеклеточные липиды, ATX сам по себе является секретируемым гликопротеином, который может действовать путем связывания ещё неидентифицированного рецептора клеточной поверхности (Pradere et al., 2007; Jansen et al.. 2005; Koike et al.. 2006).

В данном исследовании RNAi против с помощью ATX измененного паттерна экспрессии Pax6-регулируемых генов, Tcf4, Lim1 и En1, показала, что ATX необходим для поддержания региональных качественных особенностей каудальной части диэнцефалона и формирования DMB. Более того, ATX-RNAi ингибировала пролиферацию нейроэпителиальных клеток по обеим сторонам DMB. Мы идентифицировали две изоформы куриного ATX в развивающемся головном мозге. Мы продемонстрировали, что типичный ATX, cATX-L, секретируется и способен продуцировать LPA, которая действует как дально-действующий сигнал, чтобы регулировать позицию DMB и рост среднего мозга. C-терминальная укороченная версия ATX, cATX-S, вместе с cATX-L совершенствует формирование паттерна каудальной части диэнцефалона в качестве коротко-действующего сигнала.