Cdx, Wnt signalling and anterior Hox genes in the regulation of the posterior growth zone in mouse embryo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Monteiro, Ana Rita Soares, 1989-
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/7550
Resumo: Tese de mestrado. Biologia (Biologia Evolutiva e do Desenvolvimento). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012
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spelling Cdx, Wnt signalling and anterior Hox genes in the regulation of the posterior growth zone in mouse embryoEmbriologia animalBiologia molecularExpressão génicaTeses de mestrado - 2012Tese de mestrado. Biologia (Biologia Evolutiva e do Desenvolvimento). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012The Cdx gene family plays a fundamental role in the regulation of the posterior growth zone during mouse development. This region contains populations of long–term neuromesodermal progenitors that contribute to axis elongation [1]. Cdx2+/- Cdx4-/0 (Cdx2/4) mutants have a truncation of the axis and defects in the placental labyrinth leading to embryonic lethality. Rescuing experiments showed that Wnt signalling and Hox trunk genes interact with Cdx genes in the regulation of axial extension [2]. In the first part of this work we studied the lethality in mutants that lack one allele of Cdx2 and both alleles of Wnt3a. We show that Wnt3a and Cdx2 interact in the regulation of placental labyrinth precursors and act upstream of Cdx4. Previous findings revealed that trunk Hox genes and Hox13 differentially regulate posterior axial growth [2]. Here we tested the role of an anterior Hox gene (Hoxb1) in the regulation of axial elongation. We showed that overexpression of Hoxb1 under the Cdx2 promoter in a genetic background of Cdx2/4 mutants aggravates the phenotype instead of rescuing it. Cdx2/4 Cdx2PHoxb1 transgenic embryos present embryonic lethality and a more severe truncation of the axis compared to their Cdx2/4 littermates. Therefore, we propose that anterior Hox genes are epistatic over the trunk Hox genes. To assure the right regulation of axis extension Cdx genes would interact in a positive way with trunk Hox genes. However, the presence of anterior Hox genes would disrupt the balance between anterior and trunk Hox genes.Durante o processo de gastrulação as camadas germinativas do embrião são formadas e o plano corporal do organismo é estabelecido. Após a gastrulação o crescimento do eixo em ratinho ocorre por um processo designado de extensão axial. A parte posterior do eixo do ratinho cresce através da adição de tecidos provenientes de populações de progenitores residentes na linha primitiva e tecidos adjacentes, mais tarde no “botão da cauda” [1]. Esta região é por esse motivo denominada de “zona de crescimento posterior”. Nesta região estão presentes progenitores da mesoderme extraembrionária, celulas germinais primordiais, mesoderme somítica, neuroectoderm, progenitores neuromesodérmicos de longo termo e precursores de endoderme. A ordem referida e a ordem da sua localização dos mais posteriores para os mais anteriores na linha primitiva. A regulação e manutenção destes progenitores é essencial para extensão do eixo, manutenção das células germinais primordiais e desenvolvimento da mesoderme extraembrionária que dará origem ao alantoide. Esta regulação é assegurada pela acção de factores de transcrição, como Cdx (Caudal related homeobox) que actua como regulador dos genes Hox e via de sinalização Wnt/Betacatenina [2]. A família de genes Cdx é constituída por tres genes (Cdx1, Cdx2 e Cdx4). Mutantes de Cdx apresentam o eixo antero-posterior truncado, cuja severidade depende dos genes ou do número de alelos mutados. Alguns destes mutantes apresentam defeitos nos tecidos extraembrionários, ausência de alantoide no caso mais extremo e malformações no labirinto vascular da placenta. Os defeitos nos tecidos extraembrionários provocam letalidade embrionária uma vez que os embriões são incapazes de estabelecer correctamente contacto com o sangue materno e assim prosseguir com a troca de nutrientes. Mutantes de Cdx também apresentam defeitos na padronização do eixo axial com algumas transformações ao nivel da identidade vertebral. Um dos mutantes de Cdx mais estudado e o de Cdx2+/-Cdx4‐/0 (Cdx2/4) [2-4]. O fenotipo destes mutantes apresentam diferentes penetrâncias , o nivel de truncamento varia (no caso mais severo o eixo termina ao nivel do sacro) assim como os defeitos que causam letalidade embrionária. Em alguns embriões o alantoide não se funde com o corion, noutros casos os defeitos são ao nivel do labirinto placentário. Apenas uma pequena percentagem de embriões nasce [4]. A primeira parte deste trabalho tem como objectivo estudar a interacção de genes Cdx e a via de sinalização Wnt através do estudo de mutantes Wnt3a-/-Cdx2+/-. Trabalhos anteriores demonstraram que Wnt actua tanto a jusante como a montante de Cdx no processo de extensão axial, Lef1 (mediador da via Wnt canónica) foi capaz de resgatar o fenotipo de Cdx2/4 [2]. O objectivo deste projecto foi desvendar mais acerca da relação entre Cdx e a via de sinalização Wnt. Os mutantes gerados, Wnt3a-/-Cdx2+/-sofrem letalidade embrionária. Este fenotipo não era espectavel uma vez que mutantes Cdx2+/-e mutantes Wnt3a-/- não apresentam qualquer letalidade embrionária. Colocamos a hipótese de que a causa da letalidade destes mutantes seria a mesma que a observada em mutantes Cdx2/4, e portanto que a mesma via de regulatória estaria a ser afectada. Para testar esta hipótese, analisaram-se alantoides de embriões de dia embrionario 8.5 (E8.5) e placentas de embriões de E10.5. Alantoides dos mutantes desenvolvem‐se correctamente e a maioria funde com o corion. Cortes de placentas mostraram defeitos na ramificação dos vasos sanguíneos embrionários, mas menos severos que os descritos em mutantes Cdx2/4. Devido a semelhanca com Cdx2/4 foi testada a hipotese da expressão de Cdx4 estar afectada em mutantes Cdx2+/-Wnt3-/- . Os baixos níveis de expressão de Cdx4 observados em mutantes confirmou esta hipótese. Estes resultados levaram-nos a concluir que genes Cdx e a via de sinalização Wnt actuam em conjunto na regulação da população de progenitores dos tecidos que darão origem ao labirinto placentário. No segundo projecto foi explorada a função de genes Hox anteriores (Hox1‐3) na regulação da extensão axial. Os genes Hox tem um papel fundamental no estabelecimento da identidade dos segmentos ao longo do eixo anterio-posterior. No entanto, os genes Hox do tronco (Hox5-9) também estão envolvidos na extensão do eixo. Este papel é desempenhado em paralelo com os genes Cdx. Os genes Hox e genes Cdx têm um gene ancestral em comum e durante o desenvolvimento partilham domínios de expressão na região posterior do embrião [6]. Sobrexpressão de Hoxb8 e Hoxa5 sob o promotor de Cdx2 levou ao resgate do fenotipo de mutantes Cdx2/4, demonstrando assim uma função na regulação da extensão do eixo. Estes embriões transgénicos (Cdx2/4 Cdx2PHoxb8 e Cdx2/4 Cdx2PHoxa5) apresentaram menor letalidade e o eixo axial apresenta truncamento menos severo, relativamente aos embriões Cdx2/4 [2]. Neste projecto propusemos testar se a sobreexpressão de Hoxb1 (gene Hox anterior) sob o mesmo promotor, resgataria o fenótipo de Cdx2/4. Foram criadas diferentes linhas transgénicas com a construção Cdx2PHoxb1 expressa no fundo genético de mutantes Cdx2/4. A sobrevivência e esqueleto axial destes indivíduos foram analisados. A presenca do transgene Hoxb1 não resgatou a letalidade embrionária de mutantes Cdx2/4 e em algumas linhas transgenicas aumentou a letalidade. De todas as linhas obteve‐se apenas um recém‐nascido com o genótipo Cdx2/4 Cdx2PHoxb1 o que indica que a presenca de Hoxb1 esta a agravar o fenotipo de Cdx2/4. A analise do esqueleto axial dos mutantes com e sem o transgene mostrou que em todos os mutantes de Cdx (Cdx4+/-,Cdx4‐/0,Cdx2+/-Cdx4+/- e Cdx2/4) a presença do transgene agrava o fenótipo. Com base nestes resultados propomos que Hoxb1 interage com genes Cdx/Hox centrais de forma antagonística no processo de extensão axial. Os genes Hox mais afastados de genes centrais do cluster actuam de forma epistática sobre estes, o que explicaria o agravamento do fenótipo de Cdx2/4 Cdx2PHoxb1. Em suma, ao longo do processo de extensão axial é necessário um balanço entre genes Hox anteriores e posteriores, estabelecido através de interacções epistásticas.Deschamps, JacquelineThorsteinsdóttir, Sólveig, 1962-Repositório da Universidade de LisboaMonteiro, Ana Rita Soares, 1989-2013-01-22T17:22:06Z20122012-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/7550enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T15:50:51Zoai:repositorio.ul.pt:10451/7550Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:32:20.536678Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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