PDX-1 cần thiết cho sự phát triển và phân hóa của tuyến tụy và phần tá tràng trước

Development (Cambridge) - Tập 122 Số 3 - Trang 983-995 - 1996
Martin F. Offield1, Tom L. Jetton2, Patricia A. Labosky1,3, Michael Ray1, Roland Stein2, Mark A. Magnuson2, Brigid L. M. Hogan1,3, Christopher V.E. Wright1
1Vanderbilt University School of Medicine 1 Department of Cell Biology , , 1161 21st Avenue South, Nashville, TN 37232-2175, USA
2Vanderbilt University School of Medicine 2 Department of Molecular Physiology and Biophysics , , 1161 21st Avenue South, Nashville, TN 37232-2175, USA
3Vanderbilt University School of Medicine 3 Howard Hughes Medical Institute , , 1161 21st Avenue South, Nashville, TN 37232-2175, USA

Tóm tắt

TÓM TẮT

Đã có đề xuất rằng gen homeobox Xenopus, XlHbox8, tham gia vào sự phân hóa nội bì trong quá trình phát triển tuyến tụy và tá tràng (Wright, C. V. E., Schnegelsberg, P. và De Robertis, E. M. (1988). Development 105, 787–794). Để kiểm tra giả thuyết này một cách trực tiếp, kỹ thuật nhắm mục tiêu gen đã được sử dụng để tạo ra hai đột biến null khác nhau trong đồng gen XlHbox8 ở chuột, pdx-1. Trong trường hợp đầu tiên, exon thứ hai của pdx-1, bao gồm cả homeobox, đã được thay thế bằng một cassette kháng neomycin. Trong trường hợp thứ hai, một trình báo lacZ đã được gắn liền với đầu N của PDX-1, thay thế hầu hết vùng homeodomain. Chuột sơ sinh pdx-1–/– không có tuyến tụy, xác nhận các báo cáo trước đó (Jonsson, J., Carlsson, L., Edlund, T. và Edlund, H. (1994). Nature 371, 606-609). Tuy nhiên, các chồi tụy vẫn hình thành ở các đột biến đồng hợp tử, và chồi lưng trải qua sự phát triển và phân chia hạn chế để hình thành một cây ống nhỏ, phân nhánh không đều. Sự phát triển này không chứa các tế bào dương tính với insulin hoặc amylase, nhưng có những tế bào biểu hiện glucagon. Phần tá tràng gần trước cho thấy sự thiếu vắng cục bộ của lớp biểu mô hình trụ bình thường, nhung mao, và tuyến Brunner, mà được thay thế bằng một biểu mô hình lập phương dương tính với GLUT2 tương tự như lớp niêm mạc ống mật. Ngay phía xa của biểu mô bất thường, số lượng tế bào nội tiết ruột trong các nhung mao đã giảm đáng kể. Alen fusion PDX-1/ β-galactosidase được biểu hiện trong các tế bào tụy và tá tràng trong sự vắng mặt của PDX-1 chức năng, với việc biểu hiện tiếp tục vào các giai đoạn quanh sinh với các ranh giới và mức độ biểu hiện tương tự. Những kết quả này cung cấp thêm thông tin về vai trò của pdx-1 trong việc xác định và phân hóa của ống tiêu hóa sau, đặc biệt là liên quan đến sự phát triển và phân hóa của những tế bào gốc tụy.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Bonnerot, 1993, Application of LacZ gene fusions to postimplantation development, Meth. Enz, 225, 451

Camper, 1990, The Pit-1 transcription factor gene is a candidate for the murine Snell dwarf mutation, Genomics, 8, 586, 10.1016/0888-7543(90)90050-5

Cohn, 1992, Use of transgenic mice to map cis-acting elements in the Intestinal Fatty Acid Binding Protein Gene (Fabpi) that control its cell lineage-specific and regional patterns of expression along the duodenal-colonic and crypt-villus axes of the gut epithelium, J. Cell Biol, 119, 27, 10.1083/jcb.119.1.27

Dear, 1995, The Hox11 gene is essential for cell survival during spleen development, Development, 121, 2909, 10.1242/dev.121.9.2909

Fire, 1990, A modular set of lacZ fusion vectors for studying gene expression in Caenorhabditis elegans, Gene, 93, 189, 10.1016/0378-1119(90)90224-F

Fitzpatrick, 1992, Homeodomain-independent activity of the fushi-tarazu polypeptide in Drosophila embryos, Nature, 356, 610, 10.1038/356610a0

Gehring, 1994, Homeodomain-DNA recognition, Cell, 78, 211, 10.1016/0092-8674(94)90292-5

Golosow, 1962, Epitheliomesenchymal interaction in pancreatic morphogenesis, Dev. Biol, 4, 242, 10.1016/0012-1606(62)90042-8

Guz, 1995, Expression of murine STF-1, a putative insulin gene transcription factor, in beta cells of pancreas, duodenal epithelium, and pancreatic exocrine and endocrine progenitors during ontogeny, Development, 121, 11, 10.1242/dev.121.1.11

Hogan, 1994, Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual

Jetton, 1994, Analysis of upstream glucokinase promoter activity in transgenic mice and identification of glucokinase in rare neuroendocrine cells in the brain and gut, J. Biol. Chem, 269, 3641, 10.1016/S0021-9258(17)41910-7

Jonsson, 1994, Insulinpromoter-factor 1 is required for pancreas development in mice, Nature, 371, 606, 10.1038/371606a0

Krumlauf, 1994, Hox genes in vertebrate development, Cell, 78, 191, 10.1016/0092-8674(94)90290-9

Le Douarin, 1975, An experimental analysis of liver development, Medical Biology, 53, 427

Leonard, 1993, Characterization of somatostatin transactivating factor-1, a novel homeobox factor that stimulates somatostatin expression in pancreatic islet cells, Mol. Endocrinol, 7, 1275

Li, 1990, Dwarf locus mutants lacking three pituitary cell types result from mutations in the POU-domain gene pit-1, Nature, 347, 528, 10.1038/347528a0

McGinnis, 1994, A century of homeosis, a decade of homeoboxes, Genetics, 3, 607, 10.1093/genetics/137.3.607

Miller, 1994, IDX-1: a new homeodomain transcription factor expressed in rat pancreatic islets and duodenum that transactivates the somatostatin gene, EMBO J, 13, 11451156, 10.1002/j.1460-2075.1994.tb06363.x

Murphy, 1991, Expression of the mouse labial-like homeobox-containing genes, Hox 2.9 and Hox 1.6, during segmentation of the hindbrain, Development, 111, 61, 10.1242/dev.111.1.61

Ohlsson, 1993, IPF1, a homeodomaincontaining transactivator of the insulin gene, EMBO J, 12, 4251, 10.1002/j.1460-2075.1993.tb06109.x

Pang, 1994, Beta cells arise from glucose transporter type 2 (Glut2)-expressing epithelial cells of the developing rat pancreas, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 9559, 10.1073/pnas.91.20.9559

Peers, 1994, Insulin expression in pancreatic islet cells relies on cooperative interactions between the helix loop helix factor E47 and the homeobox factor STF-1, Mol. Endocrinol, 8, 1798

Peshavaria, 1994, XlHbox 8, an endoderm-specific Xenopus homeodomain protein, is closely related to a mammalian insulin gene transcription factor, Mol. Endocrinol, 8, 806

Roberts, 1994, Hox11 controls the genesis of the spleen, Nature, 368, 747, 10.1038/368747a0

Roth, 1991, Expression of liver fatty acid-binding protein/human growth hormone fusion genes within the enterocyte and enteroendocrine cell populations of fetal transgenic mice, J. Biol. Chem, 266, 5949, 10.1016/S0021-9258(19)67690-8

Scarpelli, 1981, Differentiation of regenerating pancreatic cells into hepatocyte like cells, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 78, 2577, 10.1073/pnas.78.4.2577

Schneider-Maunoury, 1993, Disruption of Krox-20 results in alteration of rhombomeres 3 and 5 in the developing hindbrain, Cell, 75, 1199, 10.1016/0092-8674(93)90329-O

Shaw, 1926, Regeneration of pancreatic tissue from the transplanted pancreatic duct in the dog, Am. J. Physiol, 76, 49, 10.1152/ajplegacy.1926.76.1.49

Solcia, 1987, Endocrine cells of the digestive system, In: Physiology of the Gastrointestinal Tract, 111

Sweetser, 1988, Mechanisms underlying generation of gradients in gene expression within the intestine: an analysis using transgenic mice containing fatty acid binding protein-human growth hormone fusion genes, Genes Dev, 2, 1318, 10.1101/gad.2.10.1318

Teitelman, 1993, Precursor cells of mouse endocrine pancreas coexpress insulin, glucagon and neuronal proteins tyrosine hydroxylase and neuropeptide Y, but not pancreatic polypeptide, Development, 118, 1031, 10.1242/dev.118.4.1031

Thorens, 1990, Liver glucose transporter: a basolateral protein in hepatocytes and intestine and kidney cells, Am. J. Physiol, 259, C279, 10.1152/ajpcell.1990.259.2.C279

Wessells, 1967, Early pancreas organogenesis: morphogenesis, tissue interactions, and mass effects, Dev. Biol, 15, 237, 10.1016/0012-1606(67)90042-5

Winnier, 1995, Bone morphogenetic protein-4 is required for mesoderm formation and patterning in the mouse, Genes Dev, 9, 2105, 10.1101/gad.9.17.2105

Wright, 1988, XlHbox 8: a novel Xenopus homeo protein restricted to a narrow band of endoderm, Development, 105, 787, 10.1242/dev.105.4.787