T-box кодируют семейство ДНК-связывающих транскрипционных факторов, играющих критическую роль а формировании многочисленных эмбриональных структур и в поддержании определенных тканей взрослых (Showell et al., 2004; Naiche et al., 2005; King et al., 2006; Wardle and Papaioannou, 2008). Мутации T-box генов у позвоночных приводят к драматическим дефектам развития, включая предимплантационную гибель, укорочение эмбриональной оси и подрывающие csks дефекты сердца и скелета. Мутации генов T-box также известны, как вызывающие некоторые онтогенетические синдромы у человека, включая Holt-Oram, ulnar-mammary, и DiGeorge синдромы (Naiche and Papaioannou, 2007b).

T-box ген Tbx4, прежде всего, известен своей ролью в развитии задних конечностей. Tbx4 первоначально был описан как один из немногих генов, специфически экспрессирующихся в задних конечностях, но не в передних (Chapman et al., 1996; Gibson-Brown et al., 1996) и , как было установлено, необходим для ранних стадий развития задних конечностей и для развития скелетных элементов задних конечностей, таких как бедренная кость (Naiche and Papaioannou, 2003, 2007c). Специфичность к задним конечностям Tbx4 наблюдается у всех gnathostomes, включая мышей, кур, опоссумов, рыбок данио и акул (Gibson-Brown et al., 1996, 1998a; Tamura et al., 1999; Ruvinsky et al., 2000; Tanaka et al., 2002; Horton et al., 2008; Keyte and Smith, 2010). Прямые доказательства специфичной для задних конечностей экспрессии не были получены у человека, но мутации в гене TBX4 у человека вызывают синдром маленькой коленной чашечки (small patella), который связан с аномалиями таза, коленей и стоп (Bongers et al., 2004). Специфическая для задних конечностей экспрессия Tbx4 может одновременно сопровождать эволюцию брюшных плавников у рыб, которые происходят из пары задних конечностей (Horton et al., 2008).

Распространяется ли специфичность экспрессии Tbx4 в задних конечностях на ного-подобные структуры всё ещё спорно. confers hindlimb, or leg-like, identity and morphology to the hindlimb is still controversial. Исследования на курах показали, что эктопический Tbx4 может индуцировать структуры с ного-подобными характеристиками (Rodriguez-Esteban et al., 1999; Takeuchi et al., 1999), тогда как исследования с потерей функции у мышей не обнаружили изменений в характеристиках или морфологии задних конечностей (Naiche and Papaioannou, 2007c). Gene-swap эксперименты с близко родственным, специфичным для передних конечностей геном, Tbx5, показали, что в передних конечностях Tbx4 может замещать Tbx5 в управлении ростом конечности, а Pitx1 является действительным детерминантом морфологии задних конечностей (Min-guillon et al., 2005). Напротив, сходные эксперименты в задних конечностях показали. что только Tbx4 может поддерживать нормальную морфологию задних конечностей и что Tbx4 и Tbx5 имеют разные транскрипционные активности (Ouimette et al., 2010).

Помимо задних конечностей Tbx4 экспрессируется в аллантоисе (Chapman et al., 1996), выросте из задней части эмбриона, который является предшественником пупочного канатика и сосудистой части плодной плаценты (Inman and Downs, 2007). Аллантоис является одним из трех регионов эмбриона, как известно, подвергающихся васкулогенезу, дифференцировке de novo эндотелиальных клеток и образованию кровеносных сосудов из недифференцированной мезенхимы, как противовес более распространенному ангиогенезу, который влечет за собой врастание и удлинение существующих кровеносных сосудов (Baron and Fraser, 2005). Tbx4 нулевые эмбрионы обнаруживают тяжелые дефекты роста аллантоиса и васкулогенеза, приводящие к гибели таких эмбрионов из-за неспособности их устанавливать umbilical соединение (Naiche and Papaioannou, 2003).

Экспрессия Tbx4 также была отмечена в легких (Chapman et al., 1996). Потеря только Tbx4, по-видимому, не меняет развития легких (Naiche and Papaioannou, 2003, 2007c), но Tbx4 может играть роль в ветвлении зачатков легких вместе с Tbx5 (Cebra-Thomas et al., 2003; Sakiyama et al., 2003), который ко-экспрессируется в этой ткани.

При более детальной проверке экспрессии Tbx4 и онтогенетических рангов, чем в предыдущих исследованиях, мы установили некоторые ранее неучтенные аспекты экспрессии этого гена. Отслеживание клональной экспрессии Tbx4 показало, что разные самостоятельные придатки, такие как аллантоис, задние конечности и наружные гениталии, все они возникают из одиночного домена мезенхимной экспрессии. Кроме того, хотя Tbx4 ассоциирует прежде всего с задними конечностями, мы установили два домена экспрессии в передних конечностях. Наиболее интересно, что мы установили, что несмотря на потребность в Tbx4 для васкулогенеза в аллантоисе, презумптивные эндотелиальные клетки аллантоиса не экспрессируют Tbx4 , а отслеживание клонов показало, что пупочная васкулатура никогда не экспрессирует Tbx4. Эти результаты указывают на то, что эндотелиальные клоны сегрегируют до начала васкулогенеза и демонстрируют его роль в периваскулярной ткани для васкулогенеза. Итак, мы нашли, что отслеживание клонов Tbx4-экспрессирующих клеток выявило ранее нераспознанные онтогенетические решения по выбору судеб клеток, в частности в формировании препаттерна сосудистых и периваскулярных судеб в васкулогенной мезенхиме, неразрывности между множественными выростами задней мезенхимы и в происхождении тазового пояса. Мы также описали регионы рекомбинации Tbx4-Cre аллеля, которые могут быть использованы в качестве инструмента для условной эксцизии генов всей конечности, легкого и генитальной мезенхимы от их самых ранних проявлений, и для избирательного устранения периваскулярной ткани в аллантоисе.