MicroRNAs эндогенные регуляторные малые РНК, которые ассоциируют с 3' нетранслируемыми регионами (UTRs) своих мишеней мРНК и вызывают их деградацию или ингибирование трансляции1,2. MicroRNA-обеспечиваемая регуляция генов является критической для многих биологических процессов, таких как клеточный рост, дифференцировка, подвижность и гибель3. Однако в противоположность плодовым мушкам и нематодам функциональное значение microRNAs во время развития позвоночных только в начале исследований4.
Семейство miR-212/132 сильо консервативно у позвоночных. MiR-132 регулирует морфогенез нейронов и пластичность дендритов культивируемых нейронов5-8. Более того, исследования antagomir-обусловленного нокдауна у взрослых мышей показали, что miR-132 регулирует некоторые аспекты циркадных часов9 и воспалительные пути10. Мы использовали делеционный мутагенез, чтобы исследовать онтогенетические роли miR-212 и miR-132 у мышей и установили, что их отсутствие ведет к тяжелому нарушению развития молочных желез.
Молочные железы обладают уникальными свойствами, т.к. большая часть их развития происходит во время постнатальной жизни11-14. У мышей эпителиальные плакоды формируются во время эмбриогенеза. После рождения рудиментарные структуры протоков присутствуют в области соска. Во время пубертального периода эти протоки распространяются по всей жировой подушке до тех пор, пока не достигнут периферии железы. Этот инвазивный рост протоков происходит на их дистальных кончиках, наз. terminal end buds (TEBs). Дополнительные боковые веточки протоков также формируются во время повторяющихся циклов течки (estrus). Во время беременности эти структуры протоков дифференцируются в лобуло-альвеолярные структуры, которые продуцируют и секретируют молоко во время лактации. После отъема от груди происходит инволюция молочных желез и они выглядят как молочные железы взрослых нерожавших самок.
Молочные железы девственных самок мыши состоят из двух раздельных компартментов: эпителиальных протоков и окружающей стромы
15,16. Хотя выросты эпителиальных протоков являются наиболее выдающимися макроскопически видимыми структурными изменениями во время развития пубертальных молочных желез, строма выполняет критические функции в индукции и регуляции этих выростов протоков, предоставляя важные ростовые факторы и белки внеклеточного матрикса (ECM)
16-18. Мы показали, что функция miR-212 и miR-132 в строме молочных желез необходима для регуляции эпителиально-стромальных взаимодействий, которые необходимы для выростов протоков во время пубертального развития молочных желез.
DISCUSSION
Мы показали, что семейство miR-212/132 необходимо и обязательно для собственно выростов протоков во время пубертатного периода молочных желез мышей. Трансплантационные эксперименты показали, что нарушение роста протоков в молочных железах miR-212/132-/- обусловливается дефектами не эпителия, а стромы. Уровни циркулирующего эстрогена и гормона роста нормальные у miR-212/132-/- мышей. miR-212 и miR-132 экспрессировались исключительно стромальными клетками молочных желез и они непосредственно регулируют экспрессию MMP-9. В отсутствии регуляции с помощью miR-212 и miR-132, MMP-9 увеличивается и накапливается в строме вокруг протоков мутантных желез. Наблюдаемые дефекты отложения коллагена в железах miR-212/132-/-, по-видимому, обусловлены этим увеличением MMP-9. Строма вокруг протоков приспособлена служить крупным резервуаром латентного TGF-β, который должен удерживаться в неактивном состоянии в богатом коллагеном ECM23. Т.к. MMP-9 может активировать латентный TGF-β28'29, то отсутствие коллагена и высокие уровни MMP-9 в мутантной строме вокруг протоков вызывает гиперактивацию латентного TGF-β. В согласии с этой моделью, мы показали, что путь TGF-β гиперактивируется в молочных железах miR-212/132-/-.
Genm TGF-β позитивно регулирует как продукцию. так и секрецию MMP-9 в клетках разных типов30-34. Такое же усиление активности MMP-9 с помощью TGF-β может генерировать петлю позитивной обратной связи в молочных железах miR-212/132'-/-, т.к. MMP-9 также может активировать латентный TGF-β28,29. Следовательно, важной функцией miR-212 и miR-132 может быть супрессия петли позитивной обратной связи, это может быть вредным для образования богатого коллагеном ECM вокруг протоков молочных желез и может полностью супрессировать рост протоков.
Мыши, дефицитные по Cited 1, Areg или Egfr (рецептор для amphiregulin) обнаруживают фенотипы нарушенного роста протоков, сходные с теми, что у miR-212/132-/- мышей35-38. Подавление экспрессии Cited1 и amphiregulin в железах miR-212/ 132-/- может объяснить сходство наблюдаемых фенотипов. Cited1 также действует как кофактор для Smad4 в TGF-β пути39. Следовательно, высокая активность TGF-β d miR-212/132-/- эпителии может избирательно регулировать экспрессию специфического набора генов, чья регуляция не д. зависеть от взаимодействия между Cited1 и Smad4.
Сигнальные белки Wnt5a и Fgfr2b также подавляются в miR-212/132-/- молочных железах (our unpublished microarray data). Т.к. Fgfr2b существенен для поддержания TEB40,41, его подавление также может объяснить отсутствие TEBs в miR-212/132-/- железах. Wnt5a является главным нижестоящим медиатором супрессии роста протоков с помощью TGF-β42. Его подавление в miR-212/132-/- железах может объяснить возможность, что его транскрипционный контроль зависит от взаимодействия между Smad4 иCited1. Однако в отсутствие активации Wnt5a наблюдается рост протоков хотя ослабленный в miR-212/132-/- железах, это указывает на то, что др. медиаторы пути TGF-β также регулируют рост протоков.
Предыдущие исследования показали функциональную важность др. micro-RNAs в линиях эпителиальных клеток молочных желез43-45. Однако наши результаты впервые получены на примере функции in vivo microRNA, необходимой для развития молочных желез. Более того, мы показали, что microRNAs не только регулируют автономные клеточные функции, но и также являются центральными коммуникациями между стромальными и эпителиальными клетками.
Сайт создан в системе
uCoz
