Роль Slit3

Expression of Slit and Robo Genes in the Developing Mouse Heart Caroline Medioni, Nicolas Bertrand, Karim Mesbah, Bruno Hudry, Laurent Dupays, Orit Wolstein, Andrew J. Washkowitz, Virginia E. Pajoaioannou, Timothy J. Mohun, Richard P. Harvey and Stephane Zaffran Developmental Dynamics 239:3303-3311, 2010.
Development of the mammalian heart is mediated by complex interactions between myocardial, endocardial, and neural crest-derived cells. Studies in Drosophila have shown that the Slit-Robo signaling pathway controls cardiac cell shape changes and lumen formation of the heart tube. Here, we demonstrate by in situ hybridization that multiple Slit ligands and Robo receptors are expressed in the developing mouse heart. Slit3 is the predominant ligand transcribed in the early mouse heart and is expressed in the ventral wall of the linear heart tube and subsequently in chamber but not in atrioventricular canal myocardium. Furthermore, we identify that the homeobox gene Nkx2-5 is required for early ventral restriction of Slit3and that the T-box transcription factor Tbx2 mediates repression of SlitS in nonchamber myocardium, Our results suggest that patterned Slit-Robo signaling may contribute to the control of oriented cell growth during chamber morphogenesis of the mammalian heart. Developmental Dynamics 239:3303-3311, 2010. 2010 Wiley-Liss, Inc.	Ventral views of mouse embryos having four, six, and eight somites, respectively (panels A–C), representing the period from 7 ?12 to 8 days after fertilisation, in which the myocardium has been labelled blue using a reporter transgene for myosin light chain. The arrowed bulge in panel C is fated to contribute to the atrioventricular canal. Origin of the components of the developing atriums and ventricles. The myocardium of the primary heart tube is shown in purple, and makes up the primary atrium, the atrioventricular canal (AVC), the inlet and outlet components of the ventricular loop, and the outflow tract. Shown in green are the systemic venous tributaries, which are eventually incorporated within the right atrium, and the aortic sac with its arterial branches. The pulmonary vein is not shown, this being a new development appearing concomitant with the formation of the lungs. The atrial appendages, shown in blue, balloon in parallel from the primary atrial component of the heart tube. The apical parts of the ventricles, in contrast, balloon in series from the primary tube, with the apical part of the left ventricle growing from the inlet component, and the apical part of the right ventricle from the outlet component. Кардиогенез одна из наиболее ранних критических степеней органогенеза позвоночных. Развитие сердца начинается, когда кардиальные предшественники в передней латеральной мезодерме образуют кластер первичного поля сердца (Harvey. 2002). Эти клетки дают кардиальный полумесяц и линейную кардиальную трубку, содержащую будущий левый желудочек и атриовентрикулярный канал (AVC; see Buckingham et al., 2005). Затем сердечная трубка образует петлю вправо (Harvey, 2002). По мере прогрессирования петлеобразования, клетки вторичного поля сердца в спланхнической мезодерме добавляются к сердечной трубке, чтобы сформировать тракт оттока (OFT), правый желудочек, предсердия и области тракта притока (Buckingham et al., 2005). Затем формируются камеры предсердий и желудочков посредством локальных процессов, которые используют дифференциальный рост или "ballooning" наружного изгиба сердечной трубки (Christoflels et al., 2000). Важно, что часть сердечной трубки, включая OFT; внутренний изгиб, AVC и тракт притока не участвуют в этих онтогенетических программах развития благодаря репрессивному действию T-box факторов, Tbx2 и Tbx3 (Habets et al., 2002; Christoflels et al, 2004b; Harrelson et al, 2004; Bakker et al., 2008). Регионализованная экспрессия генов предоставляет доказательства присутствия формирования дорсовентрального паттерна в ранней трубке, предшествующего формированию камер (Christoffels et al., 2004a). Ретроспективный клональный анализ кардиальных клеток показал, что миокард с момента его образования является поляризованной и регионализованной тканью, в которой ориентированный рост клеток может быть важным для формообразования камер (Meilhac et al., 2004). Хотя идентифицированы ключевые факторы, которые играют роль в формировании сердечной трубки, включая GATA4, NKX2-5, dHAND, TBX5 или RALDH2 (Harvey, 2002), молекулярные эффекторы клеточной полярности и изменения формы клеток остаются неизвестны. Молекулы внеклеточного матрикса Slit и его Robo (roundabout) семейство рецепторов участвуют в регуляции клеточной полярности и морфогенеза во время формирования сердечной трубки у Drosophila (Qian et al., 2005; MacMullin and Jacobs, 2006; Medioni et al., 2008; Santiago-Martinez et al., 2008 ). В частности, путь Slit-Robo необходим для прогрессивной поляризации клеток во время миграции к срединной линии (Medioni et ah, 2008). В противоположность одиночному Slit и трем Robo генам у Drosophila, три разных Slit генов (Slit1, Slit2 и Slit3) и 4 разных Robo генов (Robo1, Robo2, Rig1/Robo3 и Robo4) обнаружены у млекопитающих (Chedo-tal, 2007). Slit действует как отталкивающий лиганд для рецепторов Robo-семейства в ЦНС и действует как привлекающий и отталкивающий в соматических мышцах (Kidd et al., 1998, 1999; Brose et al., 1999; Simpson et al., 2000; Wu et al., 2001). Кроме того, оба семейства генов обнаруживают разные паттерны экспрессии вне ЦНС (Holmes et al.. 1998: Yuan et al.. 1999; Strickland et al., 2006). Удивительно, Slit3 широко экспрессируется в разных органах, включая язык, почки, глотку, вены пупочного канатика, сердце, легкие и диафрагму (Yuan et al., 1999; Liu et al., 2003; Yuan et al., 2003). Согласно его экспрессии помимо нервной ткани, исследования установили, что Slit3 необходим для ангиогенеза и формирования диафрагмы и почек (Liu et al., 2003; Yuan et al., 2003; Zhang et al., 2009). Роль Drosophila Slit-Robo пути в регуляции изменений в форме клеток во время образования кардиальной трубки побудила нас к проведению детального анализа экспрессии генов Slit и Robo во время развития сердца мыши. Мы описали, что Slit3 в частности обнаруживает специфическую локализацию в вентральном регионе формирующейся сердечной тубки и затем ограничивается, миокардом камер. Мы показали, что гомеобоксный ген Nkx2-5 необходим для вентрального ограничения Slit3 в линейной сердечной трубке. Кроме того, мы продемонстрировали, что T-box факторы Tbx2 и Tbx20 обеспечивают ограничение экспрессии SIit3 миокардом камер. Учитывая пространственный и временной профиль экспрессии Slit3 и его роль в поляризованном росте и миграции вможет быть необходима для расширения кардиальных камер.

Ventral views of mouse embryos having four, six, and eight somites, respectively (panels A–C), representing the period from 7 ?12 to 8 days after fertilisation, in which the myocardium has been labelled blue using a reporter transgene for myosin light chain. The arrowed bulge in panel C is fated to contribute to the atrioventricular canal.

Origin of the components of the developing atriums and ventricles. The myocardium of the primary heart tube is shown in purple, and makes up the primary atrium, the atrioventricular canal (AVC), the inlet and outlet components of the ventricular loop, and the outflow tract. Shown in green are the systemic venous tributaries, which are eventually incorporated within the right atrium, and the aortic sac with its arterial branches. The pulmonary vein is not shown, this being a new development appearing concomitant with the formation of the lungs. The atrial appendages, shown in blue, balloon in parallel from the primary atrial component of the heart tube. The apical parts of the ventricles, in contrast, balloon in series from the primary tube, with the apical part of the left ventricle growing from the inlet component, and the apical part of the right ventricle from the outlet component.

Кардиогенез одна из наиболее ранних критических степеней органогенеза позвоночных. Развитие сердца начинается, когда кардиальные предшественники в передней латеральной мезодерме образуют кластер первичного поля сердца (Harvey. 2002). Эти клетки дают кардиальный полумесяц и линейную кардиальную трубку, содержащую будущий левый желудочек и атриовентрикулярный канал (AVC; see Buckingham et al., 2005). Затем сердечная трубка образует петлю вправо (Harvey, 2002). По мере прогрессирования петлеобразования, клетки вторичного поля сердца в спланхнической мезодерме добавляются к сердечной трубке, чтобы сформировать тракт оттока (OFT), правый желудочек, предсердия и области тракта притока (Buckingham et al., 2005). Затем формируются камеры предсердий и желудочков посредством локальных процессов, которые используют дифференциальный рост или "ballooning" наружного изгиба сердечной трубки (Christoflels et al., 2000). Важно, что часть сердечной трубки, включая OFT; внутренний изгиб, AVC и тракт притока не участвуют в этих онтогенетических программах развития благодаря репрессивному действию T-box факторов, Tbx2 и Tbx3 (Habets et al., 2002; Christoflels et al, 2004b; Harrelson et al, 2004; Bakker et al., 2008). Регионализованная экспрессия генов предоставляет доказательства присутствия формирования дорсовентрального паттерна в ранней трубке, предшествующего формированию камер (Christoffels et al., 2004a). Ретроспективный клональный анализ кардиальных клеток показал, что миокард с момента его образования является поляризованной и регионализованной тканью, в которой ориентированный рост клеток может быть важным для формообразования камер (Meilhac et al., 2004). Хотя идентифицированы ключевые факторы, которые играют роль в формировании сердечной трубки, включая GATA4, NKX2-5, dHAND, TBX5 или RALDH2 (Harvey, 2002), молекулярные эффекторы клеточной полярности и изменения формы клеток остаются неизвестны.

Молекулы внеклеточного матрикса Slit и его Robo (roundabout) семейство рецепторов участвуют в регуляции клеточной полярности и морфогенеза во время формирования сердечной трубки у Drosophila (Qian et al., 2005; MacMullin and Jacobs, 2006; Medioni et al., 2008; Santiago-Martinez et al., 2008 ). В частности, путь Slit-Robo необходим для прогрессивной поляризации клеток во время миграции к срединной линии (Medioni et ah, 2008). В противоположность одиночному Slit и трем Robo генам у Drosophila, три разных Slit генов (Slit1, Slit2 и Slit3) и 4 разных Robo генов (Robo1, Robo2, Rig1/Robo3 и Robo4) обнаружены у млекопитающих (Chedo-tal, 2007). Slit действует как отталкивающий лиганд для рецепторов Robo-семейства в ЦНС и действует как привлекающий и отталкивающий в соматических мышцах (Kidd et al., 1998, 1999; Brose et al., 1999; Simpson et al., 2000; Wu et al., 2001). Кроме того, оба семейства генов обнаруживают разные паттерны экспрессии вне ЦНС (Holmes et al.. 1998: Yuan et al.. 1999; Strickland et al., 2006). Удивительно, Slit3 широко экспрессируется в разных органах, включая язык, почки, глотку, вены пупочного канатика, сердце, легкие и диафрагму (Yuan et al., 1999; Liu et al., 2003; Yuan et al., 2003). Согласно его экспрессии помимо нервной ткани, исследования установили, что Slit3 необходим для ангиогенеза и формирования диафрагмы и почек (Liu et al., 2003; Yuan et al., 2003; Zhang et al., 2009).

Роль Drosophila Slit-Robo пути в регуляции изменений в форме клеток во время образования кардиальной трубки побудила нас к проведению детального анализа экспрессии генов Slit и Robo во время развития сердца мыши. Мы описали, что Slit3 в частности обнаруживает специфическую локализацию в вентральном регионе формирующейся сердечной тубки и затем ограничивается, миокардом камер. Мы показали, что гомеобоксный ген Nkx2-5 необходим для вентрального ограничения Slit3 в линейной сердечной трубке. Кроме того, мы продемонстрировали, что T-box факторы Tbx2 и Tbx20 обеспечивают ограничение экспрессии SIit3 миокардом камер. Учитывая пространственный и временной профиль экспрессии Slit3 и его роль в поляризованном росте и миграции вможет быть необходима для расширения кардиальных камер.