Подсемейство Tbx2 генов T-box транскрипционных факторов играет критическую роль в детерминации клеточных судеб во время органогенеза и в развитии и дифференцировке многих систем органов (Naiche et al., 2005; Wardle and Papaioannou, 2008; Conlon and Yutzey, 2010). Высоко консервативный T-box ДНК связывающий мотив является общим для всех членов T-box семейства генов. Подсемейство Tbx2 состоит из Tbx2, Tbx3, Tbx4 и Tbx5. Tbx2 и Tbx3 происходят из общего родоначального гена, как это делают и Tbx4 и Tbx5 (Holland et al., 1994; Agulnik et al., 1996; Ruvinsky and Silver, 1997). Мутации в этих генах ассоциируют с онтогенетическими дефектами у мышей и людей.

Целенаправленный мутагенез у мышей продуцирует гомозиготные нарушения Tbx2 (Harrelson et al., 2004), Tbx3 (Davenport et al., 2003; Mesbah et al., 2008), Tbx4 (Naiche and Papaioannou, 2003) или Tbx5 (Bruneau et al., 2001) приводя к эмбриональной летальности. Tbx2 и Tbx5 нулевые эмбрионы погибают во время середины беременности от сердечно-сосудистых дефектов (Bruneau et al., 2001; Harrelson et al., 2004; Suzuki et al., 2004). Гетерозиготные Tbx3 мутантные мыши фертильны, но все взрослые самки имеют расщепленный клитор, а некоторые не имеют вагинального отверстия (Davenport et al., 2003). Гомозиготные нулевые Tbx3 мутанты погибают на эмбриональный день (E) 16.5 имеют аномалии желточного мешка, конечностей, молочных желез и сердца (Davenport et al., 2003). У гомозиготных нулевых Tbx4 мутантов отсутствует хорио-алантоисное слияние, это предупреждает образование пупочных сосудов, приводя к гибели на ст. E10.5 (Naiche and Papaioannou, 2003).

Хотя не существует задокументированных онтогенетических синдромов у человека с мутациями в TBX2, но мутации, вызывающие гетерозиготную потерю TBX3, TBX4 или TBX5 у человека приводят к ulnar-mammary (Bamshad et al., 1995, 1997), small patella (Bongers et al., 2004) или Holt-Oram (Basson et al., 1997; Li et al., 1997) синдромам, соотв. Фенотип людей, затронутых ulnar-mammary syndrome (UMS) сходен с тем, хотя и менее тяжел, чем наблюдаемый у гомозиготных нулевых Tbx3 мутантных эмбрионов (Davenport et al., 2003). Люди с UMS обнаруживают аномальное развитие локтевой кости рук и/или предплечья, груди, зубов и наружных гениталий. UMS может также вызывать задержку начала полового созревания у мальчиков (Schinzel, 1987; Schinzel et al., 1987; Franceschini et al., 1992; Davenport et al., 2003). Сходство между мышами и людьми демонстрирует важность подсемейства Tbx2 T-box генов для развития млекопитающих и строго указывает на консервацию функции среди разных видов.

Помимо критической роли в развитии, два члена подсемейства TBX2, TBX2 и TBX3, избыточно экспрессируются в раковых опухолях человека, включая те, что затрагивают репродуктивную систему. Усиление экспрессии TBX2 и TBX3 обнаруживается при раке яичников, матки, шейки и груди (Jacobs et al., 2000; Sinclair et al., 2002; Adem et al., 2004; Lomnytska et al., 2006; Lyng et al., 2006; Liu et al., 2010a, b). Хотя белок TBX2 обнаруживается лишь в 2% нормального эндометрия матки или в выборках тканей шейки, более чем 50% проб endometrioid endometrial аденокарцином и сквамозно-клеточных шеечных карцином экспрессируют TBX2 (Liu et al., 2010a, b). Повышенная экспрессия TBX3 обнаруживается в экстрактах плазменных белков у пациенток с раком яичников и груди (Lomnytska et al., 2006), и TBX3 был выявлен в метастатической сквамозно-клеточной шеечной карциноме (Lyng et al., 2006).

Центральная роль генов подсемейства Tbx2 в развитии млекопитающих связана с избыточной экспрессией TBX2 и TBX3 в опухолях репродуктивной системы, строго подтверждая, что T-box гены могут быть также существенны для развития репродуктивной системы и половой дифференцировки. Было отмечено, что Tbx2 и Tbx3 экспрессируются в генитальном гребне мышей и что все 4 гена подсемейства Tbx2 экспрессируются в генитальном бугорке (genital papilla) (Chapman et al., 1996); однако, детальная экспрессия генов подсемейства Tbx2 во время развития репродуктивной системы млекопитающих не была описана.

В данном исследовании мы изучали пространственно-временные паттерны экспрессии генов подсемейства Tbx2 во внутренней и наружной репродуктивной системе в ходе органогенеза и постнатально, пре-пубертатную дифференцировку, используя in situ hybridization (ISH), immunofluorescence (IF), и сравнение с клеточно-специфичными маркерами. Наши результаты показали, что Tbx2, Tbx3 и Tbx4 экспрессируются во внутренней репродуктивной системе. Экспрессия Tbx5 не обнаруживается во внутренней репродуктивной системе с помощью ISH или RT-PCR (data not shown) на любой из стадий. Tbx2 экспрессируется в интерстициуме семенников, а Tbx4 экспрессируется в зародышевых клетках семенников и оварий. Tbx2 и Tbx3 экспрессируются в генитальных протоках, в Wolffian (mesonephric) протоках и в Mullerian (paramesonephric) протоках и их производных, начиная со ст. E9.5 до постнатального дня (P) 16, при этом обнаруживаются перекрывающиеся, но всё же самостоятельные паттерны экспрессии. Кроме того, мы обнаружили, что все 4 члена подсемейства Tbx2 экспрессируются в мезенхиме genital tubercle (GT) во время как androgen-независимо, так и androgen-зависимой фаз развития.

Итак, мы показали, что эти гены экспрессируются во внутренних и наружных репродуктивных системах. Tbx2 экспрессируется в гонадах и генитальных протоках, Вольфовых и Мюллеровых протоках, тогда Tbx3 экспрессируется только в генитальных протоках. Tbx4 экспрессируется в эмбриональных и постнатальных зародышевых клетках. Все 4 гена экспрессируются в мезенхиме наружных гениталий, при этом экспрессия Tbx3 и Tbx5 обнаруживается также в эпителии.