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A Reverse Genetic Approach to Test Functional Redundancy During Embryogenesis

Gene function during embryogenesis is typically defined by loss-of-function experiments, for example by targeted mutagenesis (knockout) in the mouse. In ...

Weill Cornell Medical College of Cornell University

Mga &#x57FA;&#x56E0;&#x7F16;&#x7801;&#x5305;&#x542B; TBOX &#x548C; bHLHzip DNA &#x7ED3;&#x5408;&#x57DF;&#x552F;&#x4E00;&#x7684;&#x8F6C;&#x5F55;&#x56E0;&#x5B50;&#x3002;&#x8FD9;&#x91CC;&#x6211;&#x4EEC;&#x4ECB;&#x7ECD;&#x7684;&#x7ED3;&#x6784;&#x3001; &#x8868;&#x8FBE;&#x6A21;&#x5F0F;&#x548C;&#x635F;&#x5931;&#x7684;&#x51FD;&#x6570;&#x8868;&#x578B;&#x7684;&#x6591;&#x9A6C;&#x9C7C; mga&#x3002;Mga &#x57FA;&#x56E0;&#x662F;&#x4E0E;&#x54FA;&#x4E73;&#x52A8;&#x7269;&#x540C;&#x6E90;&#x7684;&#x4E24;&#x4E2A; DNA &#x7ED3;&#x5408;&#x57DF;&#x5B88;&#x6052;&#x7684;&#x3002;&#x5B83;&#x8868;&#x793A;&#x6BCD;&#x7CFB;&#xFF0C;&#x5E76;&#x968F;&#x540E;&#x5728;&#x53D1;&#x5C55;&#x4E2D;&#x56FD;&#x5BB6;&#x7684;&#x8111;&#x3001; &#x5FC3;&#x548C;&#x80A0;&#xFF0C;&#x548C;&#x5176;&#x6D88;&#x8017;&#x5BFC;&#x81F4;&#x6BCF;&#x4E2A;&#x5668;&#x5B98;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x7684;&#x5F62;&#x6001;&#x53D1;&#x751F;&#x7F3A;&#x9677;&#x3002;&#x5FC3;&#x548C;&#x80A0;&#x578B;&#x548C;&#x7C7B;&#x4F3C;&#x635F;&#x5931;&#x7684; gata4&#xFF0C;&#x5148;&#x524D;&#x63CF;&#x8FF0;&#x7684;&#x90A3;&#x4E9B; mga morphant &#x663E;&#x793A;&#x66F4;&#x9AD8;&#x7684;&#x6C34;&#x5E73;&#x7684; gata4 &#x6210;&#x7EE9;&#x5355;&#x4E2D;&#x4FA7;&#x4E2D;&#x80DA;&#x5C42;&#x3002;&#x2477; gata4 &#x62EF;&#x6551;&#x65E9;&#x671F;&#x5FC3;&#x810F;&#x5FAA;&#x73AF;&#x7F3A;&#x9677; &#xFF08;&#x4F46;&#x4E0D;&#x662F;&#x80A0;&#x7F3A;&#x9677;&#xFF09;&#xFF0C;&#x8BE5;&#x503C;&#x6307;&#x793A;&#x8BE5; mga &#x9650;&#x5236; Gata4 &#x6240;&#x9700;&#x7684;&#x5FC3;&#x7BA1;&#x5FAA;&#x73AF;&#xFF0C;&#x867D;&#x7136;&#x8FD9;&#x4E24;&#x4E2A;&#x57FA;&#x56E0;&#x53D1;&#x5C55;&#x662F;&#x91CD;&#x8981;&#x7684;&#x80A0;&#x9053;&#x7684;&#x6B63;&#x5E38;&#x542B;&#x91CF;&#x3002;&#x8C08;&#x8BDD;&#x5185;&#x5BB9;&#x5206;&#x6790;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x8868;&#x660E;&#x8BE5; mga &#x529F;&#x80FD;&#x65E9;&#x671F;&#x5F71;&#x54CD;&#x7684; mesendoderm&#xFF0C;&#x5305;&#x62EC; tbx6&#x3001; ca &#x548C; sox17 &#x7684;&#x4E3B;&#x8981;&#x76D1;&#x7BA1;&#x673A;&#x6784;&#x3002;

Tbx/bHLH &#x8F6C;&#x5F55;&#x56E0;&#x5B50; mga &#x89C4;&#x7BA1; gata4 &#x548C;&#x5668;&#x5B98;&#x53D1;&#x751F;&#x3002;

The mga gene encodes a unique transcription factor containing both TBOX and bHLHzip DNA-binding domains. Here we describe the structure, expression pattern, and loss-of-function phenotype for zebrafish mga. The mga gene is conserved with mammalian homologs for both DNA-binding domains. It is expressed maternally, and subsequently in the developing brain, heart, and gut, and its depletion causes morphogenetic defects in each of these organ systems. The heart and gut phenotypes are similar to those described previously for loss of gata4, and the mga morphant shows increased levels of gata4 transcripts in lateral mesoderm. Knockdown of gata4 rescues the early heart-looping defect (but not the gut defect), indicating that mga restricts the normal levels of Gata4 required for heart tube looping, while both genes are important for gut development. Transcript profiling experiments show that mga functions early to influence key regulators of mesendoderm, including tbx6, cas, and sox17.

The tbx/bHLH transcription factor mga regulates gata4 and organogenesis.

Le g&#xE8;ne codant pour mga un facteur de transcription unique contenant &#xE0; la fois TBOX et bHLHzip liaison &#xE0; l&#x26;#39;ADN domaines. Nous d&#xE9;crivons ici la structure, mod&#xE8;le d&#x26;#39;expression, et la perte de fonction de ph&#xE9;notype pour le poisson z&#xE8;bre mga. Le g&#xE8;ne mga est conserv&#xE9;e avec les homologues de mammif&#xE8;res pour les deux domaines de liaison d&#x26;#39;ADN. Il est exprim&#xE9; pour la m&#xE8;re, et par la suite dans le d&#xE9;veloppement du cerveau, le c&#x153;ur et l&#x26;#39;intestin, et de son appauvrissement provoque des d&#xE9;fauts morphog&#xE9;n&#xE9;tiques dans chacun de ces syst&#xE8;mes d&#x26;#39;organes. Les ph&#xE9;notypes cardiaques et de l&#x26;#39;intestin sont semblables &#xE0; celles d&#xE9;crites pr&#xE9;c&#xE9;demment pour la perte de GATA4, et le morphant mga montre des niveaux accrus de GATA4 transcriptions dans m&#xE9;soderme lat&#xE9;ral. Knockdown de GATA4 sauve le d&#xE9;but de coeur boucle de d&#xE9;faut (mais pas le d&#xE9;faut intestin), ce qui indique que mga limite les niveaux normaux de GATA4 n&#xE9;cessaires pour tube cardiaque en boucle, tandis que les deux g&#xE8;nes sont importants pour le d&#xE9;veloppement intestin. Exp&#xE9;riences de profilage Transcript montrent que les fonctions de Mga t&#xF4;t pour influencer les r&#xE9;gulateurs cl&#xE9;s de mesendoderm, y compris tbx6, CAS, et Sox17.

Le Mga Tbx / bHLH Transcription Factor R&#xE9;gule GATA4 et organogen&#xE8;se

Das Mga-Gen kodiert f&uuml;r einen einzigartiges Transkriptionsfaktor, der TBOX und bHLHzip DNA-bindenden Dom&auml;nen enthalten. Hier beschreiben wir die Struktur und Ausdrucksmuster Verlustfunktion der Ph&auml;notyp f&uuml;r Zebrafisch Mga. Das Mga-gen ist mit S&auml;ugetier-UCP1 f&uuml;r beide DNA-bindenden Dom&auml;nen erhalten. Ausgedr&uuml;ckt wird Maternal und anschlie&szlig;end in die entwickelnde Gehirn, Herz, Darm und verschwiegen morphogenetische M&auml;ngel in jedem dieser Orgel-Systeme. Die Herz und Darm Ph&auml;notypen sind &auml;hnlich wie die zuvor beschriebenen, f&uuml;r den Verlust von gata4, und die Mga-Morphant zeigt umfassendere gata4 Transkripte im seitlichen Mesoderm. Niederschlag von gata4 rettet den fr&uuml;hen Herz-Schleife defekt (aber nicht den Darm-defekt), angibt, dass die Mga schr&auml;nkt die normalen Ebenen der Gata4 erforderlich f&uuml;r Herz Rohr Schleifen, w&auml;hrend beide Gene f&uuml;r Darm-Entwicklung wichtig sind. Transkript Profilerstellung Experimente zeigen, dass diese Mga Funktionen fr&uuml;h zum wichtigste Regulatoren der Mesendoderm, einschlie&szlig;lich tbx6, cas und sox17 beeinflussen.

Der Tbx/bHLH Transkription Faktor Mga regelt gata4 und Organogenese.

Il mga gene codifica per un fattore di trascrizione unico contenente sia TBOX e bHLHzip DNA-binding domini. Qui descriviamo la struttura, pattern di espressione e perdita di funzione fenotipo per mga zebrafish. Il gene mga &egrave; conservato con omologhi dei mammiferi per entrambi i domini del DNA-binding. &Egrave; espresso per via materna e successivamente nel cervello, cuore e budello, e sua deplezione provoca difetti morfogenetici in ciascuno di questi sistemi dell&#39;organo. I fenotipi di cuore e intestino sono simili a quelle descritte in precedenza per la perdita di gata4 e la mga morphant Mostra livelli aumentati di gata4 trascrizioni in mesoderma laterale. Atterramento di gata4 salv&ograve; il difetto di cuore-ciclo precoce (ma non il difetto di budello), indicando che mga limita i livelli normali di Gata4 necessaria per cuore tubo looping, mentre entrambi i geni sono importanti per lo sviluppo di budello. Trascrizione profilatura esperimenti mostrano che mga funzioni presto per influenzare i regolatori chiave di mesendoderm, tbx6, cas e sox17.

La mga di fattore di trascrizione bHLH/tbx regola gata4 e organogenesi.

MGA&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x306F;&#x3001;&#x30D2;box&#x3068;bHLHzip DNA&#x7D50;&#x5408;&#x30C9;&#x30E1;&#x30A4;&#x30F3;&#x306E;&#x4E21;&#x65B9;&#x3092;&#x542B;&#x3080;&#x30E6;&#x30CB;&#x30FC;&#x30AF;&#x306A;&#x8EE2;&#x5199;&#x56E0;&#x5B50;&#x3092;&#x30B3;&#x30FC;&#x30C9;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x69CB;&#x9020;&#x3001;&#x767A;&#x73FE;&#x30D1;&#x30BF;&#x30FC;&#x30F3;&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x30BC;&#x30D6;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x30C3;&#x30B7;&#x30E5;MGA&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x6A5F;&#x80FD;&#x55AA;&#x5931;&#x8868;&#x73FE;&#x578B;&#x3092;&#x8AAC;&#x660E;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002; MGA&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x306F;&#x3001;DNA&#x7D50;&#x5408;&#x30C9;&#x30E1;&#x30A4;&#x30F3;&#x306E;&#x4E21;&#x65B9;&#x306E;&#x54FA;&#x4E73;&#x985E;&#x30DB;&#x30E2;&#x30ED;&#x30B0;&#x3067;&#x4FDD;&#x5B58;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3002;&#x305D;&#x308C;&#x306F;&#x6BCD;&#x4F53;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x5F8C;&#x767A;&#x9054;&#x4E2D;&#x306E;&#x8133;&#x3001;&#x5FC3;&#x81D3;&#x3001;&#x8178;&#x5185;&#x3067;&#x767A;&#x73FE;&#x3057;&#x3066;&#x304A;&#x308A;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x67AF;&#x6E07;&#x306F;&#x3001;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x5668;&#x5B98;&#x7CFB;&#x306E;&#x5404;&#x5F62;&#x614B;&#x5F62;&#x6210;&#x306E;&#x6B20;&#x9665;&#x3092;&#x767A;&#x751F;&#x3055;&#x305B;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x5FC3;&#x81D3;&#x3084;&#x8178;&#x306E;&#x8868;&#x73FE;&#x578B;&#x306F;&#x3001;GATA4&#x306E;&#x640D;&#x5931;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x4EE5;&#x524D;&#x306B;&#x8A18;&#x8F09;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x3082;&#x306E;&#x3068;&#x540C;&#x69D8;&#x3067;&#x3042;&#x308A;&#x3001;MGA&#x306E;morphant&#x306F;&#x6A2A;&#x4E2D;&#x80DA;&#x8449;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;GATA4&#x8EE2;&#x5199;&#x30EC;&#x30D9;&#x30EB;&#x306E;&#x5897;&#x52A0;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002; GATA4&#x306E;&#x30CE;&#x30C3;&#x30AF;&#x30C0;&#x30A6;&#x30F3;&#x306F;&#x3001;&#x4E21;&#x65B9;&#x306E;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x304C;&#x8178;&#x306E;&#x958B;&#x767A;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x91CD;&#x8981;&#x3067;&#x3059;&#x304C;MGA&#x306F;&#x3001;&#x30EB;&#x30FC;&#x30D7;&#x306E;&#x5FC3;&#x81D3;&#x7BA1;&#x306B;&#x5FC5;&#x8981;&#x306A;GATA4&#x306E;&#x6B63;&#x5E38;&#x306A;&#x30EC;&#x30D9;&#x30EB;&#x3092;&#x5236;&#x9650;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x3001;&#x65E9;&#x671F;&#x306E;&#x5FC3;&#x81D3;&#x30EB;&#x30FC;&#x30D7;&#x6B20;&#x9665;&#xFF08;&#x305F;&#x3060;&#x3057;&#x3001;&#x8178;&#x5185;&#x306E;&#x6B20;&#x9665;&#xFF09;&#x3092;&#x6551;&#x51FA;&#x3002;&#x8EE2;&#x5199;&#x30D7;&#x30ED;&#x30D5;&#x30A1;&#x30A4;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x5B9F;&#x9A13;&#x306F;&#x3001;MGA&#x306E;&#x6A5F;&#x80FD;&#x304C;&#x65E9;&#x671F;&#x306B;tbx6&#x3001;CAS&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073;SOX17&#x542B;&#x3080;&#x4E2D;&#x5185;&#x80DA;&#x8449;&#x306E;&#x91CD;&#x8981;&#x306A;&#x8ABF;&#x7BC0;&#x56E0;&#x5B50;&#x3092;&#x3001;&#x5F71;&#x97FF;&#x3092;&#x4E0E;&#x3048;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x3002;

TBX / bHLH&#x578B;&#x8EE2;&#x5199;&#x56E0;&#x5B50;&#x30E0;&#x30AC;&#x306F;&#x3001;GATA4&#x3068;&#x5668;&#x5B98;&#x3092;&#x8ABF;&#x7BC0;&#x3059;&#x308B;

Mga &#xC720;&#xC804;&#xC790; TBOX &#xBC0F; bHLHzip DNA &#xBC14;&#xC778;&#xB529; &#xB3C4;&#xBA54;&#xC778; &#xD3EC;&#xD568; &#xB41C; &#xB3C5;&#xD2B9;&#xD55C; &#xC804;&#xC0AC; &#xC694;&#xC18C;&#xB97C; &#xC778;&#xCF54;&#xB529;&#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30; &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xAD6C;&#xC870;, &#xD328;&#xD134;, &#xBC0F; zebrafish mga&#xC758; &#xAE30;&#xB2A5; &#xC190;&#xC2E4; &#xD615; &#xAE30;&#xC220;. Mga &#xC720;&#xC804;&#xC790; DNA &#xBC14;&#xC778;&#xB529; &#xB3C4;&#xBA54;&#xC778; &#xBAA8;&#xB450;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xD3EC;&#xC720;&#xB958; homologs&#xC640; &#xD568;&#xAED8; &#xBCF4;&#xC874; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xAC1C;&#xBC1C; &#xB450;&#xB1CC;, &#xC2EC;&#xC7A5;, &#xCC3D; &#xC790;, &#xC784;&#xC0B0;&#xBD80;, &#xADF8;&#xB9AC;&#xACE0; &#xC774;&#xD6C4;&#xC5D0; &#xD45C;&#xC2DC; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xADF8;&#xB9AC;&#xACE0; &#xADF8;&#xAC83;&#xC758; &#xACE0;&#xAC08; &#xAC01; &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xAE30;&#xAD00; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC758; &#xC804;&#xCCB4;&#xC801; &#xACB0;&#xD568; &#xBC1C;&#xC0DD; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC2EC;&#xC7A5;&#xACFC; &#xC9C1;&#xAC10; &#xACE0;&#xAE30;&#xB294; gata4, &#xC190;&#xC2E4;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC55E;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC124;&#xBA85;&#xD55C; &#xAC83;&#xACFC; &#xC720;&#xC0AC; &#xD558; &#xACE0; mga morphant &#xCE21;&#xBA74; mesoderm&#xC5D0;&#xC11C; gata4 &#xC131;&#xC801; &#xC99D;&#xBA85;&#xC11C;&#xC758; &#xC99D;&#xAC00; &#xC218;&#xC900;&#xC744; &#xBCF4;&#xC5EC;&#xC90D;&#xB2C8;&#xB2E4;. Gata4&#xC758; &#xCD5C;&#xC800; &#xCD08;&#xAE30; &#xC2EC;&#xC7A5; &#xBC18;&#xBCF5; &#xACB0;&#xD568; (&#xD558;&#xC9C0;&#xB9CC; &#xBCF8;&#xC9C8;&#xC801;&#xC778; &#xACB0;&#xD568; &#xC544;&#xB2D9;&#xB2C8;&#xB2E4;), &#xADF8; mga &#xC81C;&#xD55C; &#xB450; &#xC720;&#xC804;&#xC790;&#xB294; &#xC6A9;&#xAE30; &#xAC1C;&#xBC1C;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC911;&#xC694; &#xD55C; &#xC2EC;&#xC7A5; &#xD29C;&#xBE0C; &#xBC18;&#xBCF5;&#xC5D0; &#xD544;&#xC694;&#xD55C; gata4&#xC758; &#xC815;&#xC0C1;&#xC801;&#xC778; &#xC218;&#xC900;&#xC744; &#xB098;&#xD0C0;&#xB0B4;&#xB294; &#xAD6C;&#xCD9C;. &#xB300; &#xBCF8; &#xD504;&#xB85C; &#xD30C;&#xC77C;&#xB9C1; &#xC2E4;&#xD5D8;&#xC744; mga &#xD0A4; &#xB808; &#xADE4; &#xB808;&#xC774; &#xD130; mesendoderm, tbx6, sox17, ca &#xB4F1;&#xC758; &#xC601;&#xD5A5;&#xC744; &#xC77C;&#xCC0D; &#xC791;&#xB3D9; &#xBCF4;&#xC5EC;&#xC90D;&#xB2C8;&#xB2E4;.

T b x/bHLH &#xC804;&#xC0AC; &#xC778;&#xC790; mga gata4 &#xBC0F; organogenesis&#xC744; &#xC870;&#xC808;.

El gen mga codifica un factor de transcripci&#xF3;n &#xFA;nica que contiene tanto TBox y dominios de uni&#xF3;n al ADN bHLHzip. A continuaci&#xF3;n se describe la estructura, el patr&#xF3;n de expresi&#xF3;n, y la p&#xE9;rdida de funci&#xF3;n fenotipo de pez cebra mga. El gen de la MGA se conserva con hom&#xF3;logos de mam&#xED;fero para ambos dominios de uni&#xF3;n al ADN. Se expresa la madre, y posteriormente en el desarrollo del cerebro, el coraz&#xF3;n y el intestino, y su agotamiento causa defectos morfogen&#xE9;ticos en cada uno de estos sistemas de &#xF3;rganos. Los fenotipos del coraz&#xF3;n y el intestino son similares a las descritas anteriormente para la p&#xE9;rdida de GATA4, y la morphant mga muestra mayores niveles de GATA4 transcripciones en mesodermo lateral. Derribo de GATA4 rescata a principios de los a&#xF1;os el coraz&#xF3;n de bucle de defecto (pero no el defecto intestinal), lo que indica que mga restringe los niveles normales de Gata4 necesarios para tubo card&#xED;aco bucle, mientras que los dos genes son importantes para el desarrollo intestinal. Transcripci&#xF3;n de perfiles de los experimentos muestran que las funciones de mga pronto para influir en los reguladores clave de la mesendoderm, incluyendo tbx6, CAS, y Sox17.

Amir Rikin

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