Гомеобоксные гены X-nkx-5.1, Dlx5 и Dlx2 в раннем развитии шпорцевой лягушки Xenopus laevis и их роль в регуляции экспрессии гомеобоксного гена Xanf-1 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.03, кандидат биологических наук Байрамов, Андрей Вячеславович

• Байрамов, Андрей Вячеславович
• кандидат биологических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Байрамов, Андрей Вячеславович

Введение.

Обзор литературных данных. б

1. Гомеобокспые гены и их роль в онтогенезе. Гепы класса Anf.

2. Гены семейства NkxS позвоночных. Ген Nkx-5.1.

2.1. Представители и структурные особенности генов семейства Nkx5.

2.2. Особенности экспрессии гомологов гена Nkx-5.1 и их функиционалъныс роли в развитии представителей разных классов позвоночных животных.

3. Гены семейства Dix и их роль в онтогенезе позвоночных животных. Гены DLxS и Dix 2 шпорцевой лягушки Xenopus laevis.

3.1. Состав и эволюционное происхождение генов семейства Dix позвоночных.

3.2. Структурные особенности и экспрессия генов семейства Dix позвоночных животных.

3.3. Роль генов семейства Dix в регуляции формирования границ нервной тастинки в эмбриогенезе шпорцевой лягушки Xenopus laevis.

Результаты.

1. Поиск транскрипционных факторов, связывающихся с регуляториым элементом промотора гена Xaitf-1, при помощи одногибридной дрожжевой системы.

2. Ген X-nkx-5.1 шпорцевой лягушки.

2.1. Клонирование кДНК гена X-nkx-5.1.

2.2. Экспрессия гена X-nkx-5.1 в раннем развитии шпорцевой лягушки.

3. Транскрипционный фактор X-nkx-5.1 играет роль регулятора экспрессии гепа Xanf-1 в раннем развитии шпорцевой лягушки.

3.1. Динамика экспрессии гена X-nkx-5.1 в нервной пластинке обнаруживает обратную корреляцию с динамикой экспрессии гена Xanf

3.2. Исследования, проведенные с помощью метода торможения ДНК-белковых комтексов в геле (EMSA), указывают на способность Х-пкх

5.1 связываться с регуляториым элементом промотора гена Xanf

3.3. X-nkx-5.1 может ингибироватъ экспрессию гена Xanf-1 в эмбрионах шпорцевой лягушки.

3.4. Микроинъекции мРНК домипантно-активаторной конструкции, содержащей гомеодомен X-nkx-5.1 (¥Р1б-Х-пкх-5.1гд), вызывают комплекс морфологических аномалий, характерный для случаев эктопической экспрессии гена Xanf-1.

3.5. Транскрипционный фактор X-nkx-5.1 напрямую взаимодействует с регуляторными элементами гена Xanf-1.

3.6. Подавление трансляции эндогенной мРНК X-nkx-5.1 путем микроинъекций антисмысловых морфолиновых олигонуклеотидов вызывает пространственное расширение и продление экспрессии гена Xanf-1 в нервной тастинке зародышей шпорцевой лягушки.

4. Роль гена X-nkx-5.1 в развитии шпорцевой лягушки.

4.1. Роль гена X-nkx-5.1 в развитии головного мозга не ограничивается регуляцией экспрессии гена Xanf-1.

4.2. Транскрипционный фактор X-nkx-5.1 регулирует экспрессию нейроспецифических генов — регуляторов развития головного мозга.

4.3. Ген X-nkx-5.1 вовлечен в процесс дифференцировки эпидермальных ресничных клеток.

5. Роль генов Dlx5 и Dlx2 в регуляции экспрессии гена Xanf-1 шпорцевой лягушки Хеп opus laevis. б

5.1. Транскрипционный фактор Dlx5 может выступать в роли прямого ингибитора экспрессии гена Xanf-1.

5.2. Транскрипционный фактор Dlx5 оказывает непосредственное влияние па экспрессию гена Xanf-1.

5.3. Подавление трансляции эндогенной мРНК Dlx5 в зародышах шпорцевой лягушки приводит к расширению области экспрессии гена Xanf-1.

5.4. Транскрипционный фактор Dlx2 может опосредованно ингибировать экспрессию гена Xanf-1.

5.5. Подавление трансляции эндогенной мРНК Dlx2 в зародышах шпорцевой лягушки приводит к расширению области экспрессии гена Xanf-1.

Обсуждение.

1. Экспрессия гена X-nkx-5.1 в раннем развитии шпорцевой лягушки.

2. Роль гена X-nkx-5.1 в раннем развитии шпорцевой лягушки.

2.1 Роль X-nkx-5.1 в регуляции экспрессии гена Xanf-1.

2.2. Роль X-nkx-5.1 в развитии передней нейроэктодермы шпорцевой лягушки.

2.3. Роль X-nkx-5.1 в дифферепцировкс эпидермальных реснитчатых клеток.

3. Роль генов Dlx5 и Dlx2 в регуляции экспрессии гена Xanf-1. 78 Выводы. 81 Материалы и методы.

1. Материалы.

1.1. Реактивы.

1.2. Ферментные препараты.

1.3. Лабораторное оборудование.

1.4. Лабораторные животные.

1.5. Буферы и растворы.

1.6. Миробиологические среды.

1.7. Предоставленные тазмиды.

1.8. Предоставленные dig-зонды.

2. Методы.

2.1. Амплификация ДНК при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР).

2.2. Определение нуклеотидной последовательности ДНК.

2.3. Получение 5'- концевого фрагмента кДПК X-nkx-5.1 при помощи метода быстрой амплификации концевых фрагментов кДНК (RACE).

2.4. Изготовление ДНК конструщий.

2.4.1. Изготовление конструщий содержащих ДНК X-nkx-5.1.

2.4.2. Изготовление конструкций, содержащих ДНК Dlx5 и Dlx2.

2.5. Транскрипция in vitro.

2.6. Получение зародышей шпорцевой лягушки. Микроинъекции синтетических мРНК в зародыши шпорцевой лягушки.

2.7. Блокирование трансляции эндогенной мРНК при помощи микроинъекций аптисмыеловых Морфолино Олигонуклсотадов (МО).

2.8. Синтез dig-меченых гибридизационных зондов.

2.9. Фиксация зародышей.

2.10. Гибридизация in situ.

2.11. Экстракция тотальной РНК из зародышей шпорцевой лягушки. 99 Обратная транскрипция и полимеразная цепная реакция (RT-PCR).

2.12. Одногибридная дрожжевая система.

2.13. Исследование торможения ДНК-белковых комплексов в геле (EMS/1).

Благодарности.

Список сокращений.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гомеобоксные гены X-nkx-5.1, Dlx5 и Dlx2 в раннем развитии шпорцевой лягушки Xenopus laevis и их роль в регуляции экспрессии гомеобоксного гена Xanf-1»

Главная фундаментальная задача функциональной геномики изучение механизмов реализации информации, заложенной в геноме. Большая часть этой информации иснользуется в эмбриогенезе, в процессе дифференцировки основных типов тканей и систем органов развиваюпегося организма. В связи с этим, изучение молскулярно-генетических механизмов эмбриогенеза представляется одним из наиболее важных направлений современной геномики. Одним из важнейших событий эмбриогенеза позвоночных животных ЯЕШяется закладка и форлшроваппе центральной нервной системы, и, в частности, головного мозга. Головной мозг позвоночных, в том числе, и человека нринципиальпо отличается от головного мозга всех других организмов наличием переднего мозга, состоящего из двух отделов промеж>точного и конечного мозга. Все другие животные, включая ближайших родственников позвоночных низших хордовых (асцидии, ланцетники, сальны), не имеют анатомических структ>р, гомологичных переднем люзгу позвоночных. Ганс и Иорткат (1983) рассматривают воз1Н1Кновение Г Л В Ю О мозга позвоночных как важнейшее эволюционное приобретение, ОО1 Г предлагая конпепцию «повой головы», включающей формирование еложноустроенного переднего мозга, а также производных нервного гребня и плакодных структ>р. Несмотря на очевидную важность выяснения мехашпмов развития переднего мозга, люлекулярпо-генетическнй аппарат, обеспечиваюпщй ранние этагнл дифференцировки этой структ>ры, изучен в гораздо меньншй стенепи, чем многие другие процессы эмбриогенеза. Предшественником мозга в эмбриогенезе является образуемый при гаструляции пласт нейроэпителиальных клеток, называемый нервной иластинкой. В процессе нейрулящш нервная пластинка сворачивается в нервную трубку, в которой в да:н.нейшем размечаются приблизительные границы между зачатками основных отделов мозга: передним, средним и задним. На сегодняшний день только начинают выясняться генетические меха1П1змы, лежащие в основе регионализации передней части нервной пластинки.Одним из ключевых звеньев молекулярного механизма, обеспечивающего painiee развитие переднего мозга у позвоночных, являются гомеобоксные гены класса Anf. Представитель генов класса Anf у шпорцевой лягушки гомеобоксныи ген Xanf-1. Экспрессия гена Xanf-1 в ран!1ем развитии шпорцевой ляг>Н1ки ограничена областью зачатка переднего мозга. Нарупгенпя нормальной экспрессии Xanf-1 приводят к аномалиям развития этой структ>ры. Поэтому, исследование регуляшп! экспрессии гена Xanf-1 является перспективным механизмов развития переднего мозга позвоночных. Выбор ппюрцевой ляг>шкп Xenopus laevis в качестве модели для подобного рода исследований объясняется в первую очередь экспериментальным удобством этого объекта. С одной стороны, для пего разработан обпшрпый ряд методик, П03В0ЛЯЮПП1Х исследовать .молекулярные .механизмы раннего э.мбриогспеза. С другой стороны, в силу высокого консерватиз.ма базовых .механизмов раннего эмбриогенеза у позвоночных, данные, полученные на Xenopus, .мог>т быть легко перенесены на других представителей позвоночных, в то.м числе и на человека. подходом к пониманию Обзор литературных данных. 1. Гомеобоксиые гены и ILK роль в онтогенезе. Гены класса Anf. Гомеобоксные гены играют важную роль в регионализации и клсточ1Юй днфференцпровке в ходе разв1ггия, как позвоночных, так и беспозвоночных многоклеточных организмов (McGuinnes and Krumlauf, 1992), Белковые продукты гомеобоксных генов являются транскрипционны.\н1 фактора.лн! и связываются с рег>ляторными элементами генов мишеней. Они содержат в своем составе консервативную последовательность из 60 аминокислот, называемую гомеодоменом. Гомеодомен определяет специфичность связывания этих белков с ДПК. На сегодняпншй день известно уже несколько десятков классов гомеобоксных генов, каждый из которых характеризуется специфической последовательностью гомеодомена (Карреп et al., 1993). Один из представителей гомеобоксных генов ген Xanf-l был обнаружен у амфибий {Xenopus laevis) при поиске генов, специфически экспрсссируюшихся в раннем зачатке переднего мозга. Само название гена отражает специфичность области его экспрессии: Xenopus Anterior Neural Fold (передний нервнглй валик эмбриона Хе/;о/?г/5) (Рис. 1). Голюлогн гена Xanf-l были обнаруженгл и у других представителе!"! !!03во1!ОЧ!плх, В част1!ост!!, чсловска, мыши, кур!1!пл, тр!1тона, Danio rerio, осетра (Kazanskaya et al., 1997; Thomas et al., 1995; Hermesz et al., 1996). Оказалось, что кодирусмгле эт!!М!1 ге!!ами транскрипцио!1П!ле факторы образу!ОТ отдельный класс гомеодоменных белков. Этот класс был назван Anf. Исследования показали, что ге1!ы да1!!1ого класса являются од!!!1м из ключевых зве!!ьев молекулярного .меха1!!!зма, обес11счива!0!цего развитие переднего мозга у !!озво!!Очных (Зарайский, 2004). Ген Xanf-l является наиболее ранним из известнглх маркеров зачатка переднего мозга (Zaraisky et al., 1992, 1995, Kazanskaya et al., 1997). Экспрессия его нач!11!ается на стад!1!1 гаструлы в области нейроэктодермЕл, которая в последствии Д!1ффере!!!1!!руется в зачаток 1!ереднего мозга (Рис. 1). При этом, экс11ресс1!я Xanf-l в передней части нервной пластинки наблюдается в коротком временном промежутке: со стадии гаструлы до окончания стадии нейрулы. ХапМ fcjT Ст. нейрулы 5-ти дне головас Рис. 1. Область экспрессии гена Xanf-1 на стадии нейрулы (А) в дальнейшем развивается в передний мозг (Б, стрелка). (В) экспрессия GFP (Greenfluorescentprotein) под контролем промотора генл Xanf-I обнаружршается в области переднего мозга. Своевременное снижение уровня экспрессии Xanf-1 внутри нервной пластинки является важным фактором нормального развития неиральных структур. Аномальное продление экспрессии гена Xanf-1 в передней части нервной пластинки приводит к нарушению экспрессии ряда неиральных маркеров, таких как Bf-1, Otx-2 и Рах-6 и морфологическим аномалиям развития структур переднего мозга (Ermakova et al., 1999). Эктопическая экспрессия гена Xanf-1 также приводит у амфибий к развитию аномальных выростов переднего и среднего отделов мозга (Ermakova et al., 1999). При этом клетки формирующихся выростов дифференцируются каждый раз по типу того отдела мозга, на котором развивается данный аномальный вырост. Это указывает на то, что, хотя экспрессия Xanf-1 и является необходимым условием для развития переднего мозга, сама по себе она не достаточна для его дифференцировки. По всей видимости, экспрессия Xanf-1 стимулирует развитие полипотентной нервной ткани переднеголовного типа, которая уже в дальнейшем, под 2004). воздействием дополнительньпс регионально-специфических сигналов, способна дифференцироваться в передний мозг (Ermakova et al., 1999; Зарайский, Белок Xanf-1 является транскрип1Н1оип1>1м репрсссором и способен подавлять экспрессию, по меньшей мере, двух генов регуляторов развития задних отделов мозга Otx-2 и /a.v-6(Ermakova ctal., 1999), В то же время, экспрессия Xanf-1 в передней части нервной пластинки косвенно необходима для активации таких рег>ляторов развития переднего мозга, как Bf-1, Bf-2, Fgf-8, Nkx-2.4 (Зарайский, 2004). Другие представители класса Anf также играют важные роли в развития переднего .\юзга. Так, м>тации, парупшющие экспрессию, мьнпиного го.%юлога Xanf-1 гена Hesxl/Rpx приводят к нарушениям развития переднего люзга и глаза (синдром септооптической диплазии) (Dattani ct al,, 1998). Отсутствие генов класса Anf в распп1фрованных геномах беспозвоночных организ\юв коррелирует с отсутствием у них апатолп1ческих структур, гомологичных нереднему мозг> позвоночных. Появление генов класса Anf у позвоночных могло быть од1Н1.м из событий, приведишх к возникновению у них в процессе эволюции этого отдела центральной первной системы. Полученные данные свидетельствуют в пользу гипотезы о том, что развитие передних отделов люзга у позвоночных стало возможным в результате подавления в передней части фор.мируюшейся нервной трубки экспрессии тех генов, которые у предков позвоночных рег>лировали в этой области развитие структур, гомологичным зад1Н1м отделам .\юзга позвоночных. И ген Xanf-1 п1порцевой лягушки, вoзюжнo, является одним из звеньев данного механизма ингибировапия. Действительно, гомеобокспые гены Otx-2 и Рах-6 в нервной пластинке ближайншх родственников позвоночных, асцидии и ланцетника, экспрессируются вплоть до переднего края нервной пластинки. У позвоночных же их экспрессия оказывается подавленной в центральном секторе передней части нервной пластинки, т.е. в области, из которой в последствии развивается зачаток переднего мозга. И.менпо в этой области экспрсссируется ген Xanf-1, продукт которого способен подавлять экспрессию Otx-2 и Рах-6 (Ermakova et al., 1999). Искусственное пнгибирование экспрессии гена Xanf-1 приводит у шпорцевой ляг>шки к сдвиг> экспрессии Otx-2 и Рах-6 в переднем направлении, вплоть до переднего края нервной пластинки, что в дальнейшем приводит к редукции переднего мозга. Т.е. в отсутствие экспрессии Xanf-1 у эмбрионов наблюдается формирование фенотипа предшественников позвоночных (Зарайский, 2004). Эксиериментальные данные, указывающие на принциниальную важность установления нормального паттерна экспрессии гена Xanf-1 для развития псреднсмозговых структур, гюслужилн предпосылкой для изучения .Mexaini3Mon рег>лянии экспрессии гсиа Xanf-1 в раннем развитии шпорцевой лягушки. Для этого в группе молекулярных основ эмбриогенеза ИБХ РАН был проведен поиск цис-рег>ляторных элементов, обеснсчиваюших регуляцию экспрессни гена Xanf-1. Анализ экспресспн делеционпых мутантов промоторной области гена Xanf-1 в трансгенных эмбрионах Xenopiis laevis позволил выявить два цис-регуляторных элемента, ответственных за рег>ляцию экспрессии Xanf-1. позвоночных, включая человека (Eroshkin ct al., 2002). Удаление хотя бы одного из этих элементов приводит к аномальному распространению экспрессии гена Xanf-1 на зад1ше отделы головного мозга. Этот факт указывает на то, что механизм локализации экспрессии Xanf-1 в головной иейроэктодермс основан не на локальном действии какого-либо активатора, а на тотальной активации экспрессии Xanf-1 в иейроэктодермс, в формирующейся нервной пластинки (Martynova et al., 2004). Для поиска транскрииционпых идептифицированшлми проведен скрининг регуляторными кДНК библиотеки факторов, способных элементами шпорцевой лягушки связываться Xanf-1 с с про.\ютора был сочетании с областях ингибировапием его экспрессии в туловипцюй и заднеголовной Обпаружеппые регуляторшле элементы оказались консервативными для всех исследовашилх видов по.\юпи.ю одногибридной дрожжевой системы. В результате был обнаружен ряд транрег>ляторпых элементов тепа Xanf-1. Для некоторых из обнаруженных транскринциоииых факторов уже показана роль в рег>ляции экспрессии тепа Xanf-1. Так, продукты геиов Pintallavis \\Xvent-2 обеспечивают постериорную границу области экснрессии гена Xanf-1, в норме ингибируя его в туловищном и заднеголов1юм отделах тела (Martynova et al., 2004). Среди прочих траискрипционных факторов способность связываться с рег>ляторными элементами промотора гена Xanf-1 обнаружил пе известный ранее у шпорцевой ляг>Ц1ки гомсодоменный транскрипционный фактор семейства Nkx5, а также такие гомеодоменные транскринциоппые факторы семейства Dlx, как Dlx5 и Dlx2. 2. Гены семейства Nkx5 позвоночных. Ген Nkx-5.1. 2.1 Представители и структурные особенности генов семейства Nkx5. Гомеобоксиый ген Nkx-5.1 у представителей позвоночных животных впервые был обнаружен у мынш, Mus muscitlus (Bober et al., 1994). Nkx-5.1, наряду с белковыми продуктами двух других гомеобоксных генов Nkx-5.2 и Nkx1.1, оказался гомологичен гомеодоменному транскрипционному фактору NK1 Drosophila. Однако, степень гомологии последовательностей гомеодомеиов Nkx-5.1 и NK1 составляла лишь 58%, в то время как прямой гомолог NK1 у позвопочшлх Nkx-1.1 демонстрировал степень гомологии своего гомеодомена гомеодомену NK1, нревышаюшую 90% (Bober ct al., 1994). Поэтому Nkx-5.1, вместе с обнаруженным транскришшонным фактором Nkx-5.2, были выделены в новое семейство Nkx5 (Mcnnench et al. 1999). Поскольку к этому же семейству были отнесены и другие близкие к Nkx-5.1 и Nkx-5.2 гены позвоночных, в частности, ген Н6 (Jlmxl Stadler et al, 1992) человека, ген Hmxl (Yoshiura et al, 1998) мьшш, гены GH6 и SOHol курицы (Deitcher ct al., 1994; Stadler and Solursh, 1994; Kieman et al, 1997) и два гена асцидии TgHbox (Wang et al., 1990) и SpHmx (iMartincz and Davidson, 1997), семейству были также присвоены назва1тя Нтх (Wang et al., 1998) и//5 (Stadler et al., 1995). Степень гомологии гомеодомеиов разных представителей семейства Nkx5 превышает 85%. Гомология наблюдается также между последовательностя,\п1, лежащими к С-концу от гомеодомена (Martinez and Davidson, 1997). Анализ аминокислотной последовательности гена Nkx-5.1 мьпии выявил наличие у пего последовательности, гомологичной одному из репрессорных 10 доменов (ehl участку) гомсодоменного белка Engrailed дрозофшты (Smith and Jaynes, 1996). Исследования геномной oprainnannn генов Nkx-5.1 у разных представителей позвоночных обнаружили, что позиция единственного нитрона консервативна для всех известных гомологов Nkx-5.1. За исключением двух коротких последовательностей в 5-области гена Nkx-5.1 мыши, длина экзонов также сходна у всех изученных гомологов Nkx-5.1. Некодируюпше области генов Nkx-5.1 у разных представителей позвоночных никакой го.\юлогией не обладают. Длина нитронов у разных генов также может варьировать (Adamska et al., 2001). 2.2. Особенности экспрессии гомологов гена Nkx-5.1 и их роль в развитии представителей разных классов позвоночных животных. Эксирессия Nkx-5.1 у мыши впервые была описапа Bober et al., (1994) а затем, более детально, Rinkwitz-Brandt et al., (1995, 1996). Впервые детектируемый уровень экспрессии наблюдается у эмбрионов М. musculus на стадии 10.5 дней после оплодотворения в уин1ых пузырьках, дорсолатеральнь1х участках нервной трубки, дорсальном хвостовом ганглии и, на более низком уровне в глазных бокалах. При этом, в перед1П1х участках нервной трубки и хвостового ганглия уровень экспрессии выше, че.м в зад1П1х. У э.мбрионов на стад1Н1 11.5 дней после оплодотворения обнаруживается экспрессия Nkx-5.1 в отделыплх участках развнваюпегося \юзга, а именно в двух тяжах клеток лежащих в районе вентрального диенцефагюна, мезенцефалона и метенцсфалона. В районе миелснцсфалона экспрессия Nkx-5.1 наблюдается как в вентральной, так и в дорсальной областях (Bober ct al., 1994). Наиболее высокий уровень экспрессии Nkx-5.1 наблюдается в слуховглх пузЕлрьках, что указывает на участие Nkx-5.1 в процессах формирования структ>р внутреннего уха (Bober et al., 1994). Ген Nkx-5.1 курицы (G. galhis), в отличие от гена Nkx-5.1 нлнпI, экспрсссируется только в сл>ховых плакодах и пузырьках (Ilerbrand ct al., 1998).. Было показано, что экспрессия Nkx-5.1 курицы как и фор.\трование слуховых структ>р зависит от тканевого окружения. Степень устойчивости II формируюи1еися структуры вн>трепиего уха к изменениям тканевого окружения при этом зависит от стадии развития, на которой производится трансплантаиия. Чем позже производится пересадка, тем выпш вероятность установления в пересажеппом материале нормального паттерна гена Nkx-5.1 и формирования эктон[1ческих слуховых структур. При этом, экспрессия Nkx-5.1 проявляет MCHbniyio зависимость от тканевого окружения и регулируется, по-видимому, другими механизмами по cpaBneiniio с экспрессией другого маркера структур вн>трспнего уха гена Рах-2 (Herbrand et al., 1998). Ген Nkx-5.1 бьш также обнаружен у рыб, в частности у данио (Danio rerio) и медаки {Oryzias latypes). У данио экспрессия zNkx-5.1 начинается на стадии четырех сомитов (11.3 часа после ошюдотворешш) в плакодах боковой линии тела (Рис. 2, Л) (Adamska et al., 2000). На стадии 14 сомитов (16 часов после оплодотворения) обнаруживается также область экспрессии zNkx-5.1 в унинлх илакодах (Рис. 2, В), а затем, через 30 часов после оплодотпорепия, экспрессия zNkx-5.1 наблюдается и в ОТДСЛЬПЕЛХ участках головного мозга (Рис. 2, D). При формировании слуховых структур экспрессия zNkx-5.1, как и в случае его мыиииюго и куриного гомологов, наблюдается сначала в передней части слуховых плакод (Рис, 2, С), затем, сразу после формирования слухового пузырька, экспрессия zNkx-5.1 обнаруживается п его аптерио-медиальной области, в дальнейшем, перемепшется в латеральном направлении (Adamska et al,, 2000). У другого представителя класса рыб медаки (Oryzias latypes) были обнаружены два гомолога гена Nkx-5.1, которые получили названия Nkx-5.1.1 и Nkx-5.1.2 (Adamska et al,, 2001). Последовательности гомеодоменоп обнаруже1Н1ых генов различаются всего по одному положению, и наблюдается, также, значшгельная консервативность последовательностей за пределами гомеодоменов. Анализ пуклеотидных последовательностей показал, что ген Nkx-5.1.1 проявляет большую степень гомологии с ранее изученными гомологами Nkx-5.1 других позвоночных, чем геи Nkx-5.1.2, что позволяет предположить, что последний является новым 4iicuoMNkx5 семейства, специфическим для амедаки. 12 .3h А 16h -Ov nt г. Z* ЗОИ 6r.<Sk 1 Рис. 2. Анализ экспрессии гена zNkx-5.1 Danio rerio с помощью гибридизации in situ. Ген zNkx-5.1 экспрессируется в слуховых пузырьках, зачатке боковой линии тела и участках головного мозга. (А) Экспрессия гена zNkx-5.1 детектируется через 11.3 часа после оплодотворения в плакоде боковой линии тела (стрелки). (В) Через 16 часов после оплодотворения экспрессия генагЛЪг-5./ наблюдается в слуховой плакоде (указатель). (С) Через 19 часов после оплодотворения экспрессия гена zNkx-5.1 наблюдается в головном и туловищном отделах плакоды боковой линии (hll и tU) и слуховых пузырьках (ov). (D) Через 30 часов после оплодотворения экспрессия гена zNkx-5.1 помимо латеральной линии (тонкие стрелки), и слуховых пузырьков (указатель) наблюдается в двух участках головного мозга (толстые стрелки). (Adamska et al., 2000).Паттерн DKcnpecciHi генов Nkx-5.1.1 и Nkx-5.1.2 в целом сходен с таковЕлм у гена zNkx-5.1, однако был вьшвлен и ряд интересных особенностей. Гены Nkx-5.1.1 и Nkx-5.1.2 начинают эксирессироваться у мсдаки на стадии 20 в уппюй плакоде и, в далшейшсм, экснрессируются в слуховых нузЕлрьках. Но, при этом, если экспрессия гена Nkx-5.1.1 обнаруживается в области, характерной для всех ранее изученшлх гомологов Nkx-5.1, а именно, в передней части слухового пузырька, то ген Nkx-5.1.2 сначала экспрессируется, напротив, в его задней части, а лишь позже экспрессия смещается вперед. К 24 стадии зона экспрессии гепа Nkx5.1.2 уже пространственно перекрывается с зоной экснрсссин гена Nkx-5.1.1. Интересно, что дина.\н1ка экспрессии гена Nkx-5.1.2 сходна с динамикой экспрессии гена SOIlo-1 курицы другого представителя ccMciicTBa Nkx5, который также экспрессируется в структ>рах внутреннего уха (Kicman et al., 1997). Начиная с 27 стадии, ген Mx-J.7./экспрессируется также в пейробластах, выщинляющихся из слухового пузырька, и формнруюпщх вестибулярный ганглий. Эта область экспресспн также консервативна для всех описанных гомологов Nkx5.1 (Bober et al., 1994; Herbrand et al.,1998; Adamska ct al., 2000). Экспрессии гена Nkx-5.1.2 в данной структуре не наблюдается (Adamska et al., 2001). Начиная со стадии 22, экспрессия гена Nkx-5.1.1 наблюдается в каналах боковой линии тела. В процессе онтогенеза предшественники тловипщых структ>р органа боковой линии тела мигрируют от места своей закладки в каудалыю.м паиравленин (Metcalfe, 1985; Adamska ct al., 2000). В то же время, плакоды, фор.мируюпщс сенсорные каналы головной области, напротив, мигрируют антсриорно от места закладки. Экспрессия гена Nkx-5.1.1 в лщгрируюпщх зачатках органа боковой линии тела наблюдается, по крайней мере, до стадии 29, когда лшгрирующий зачаток туловщцпых сенсорных каналов достигает каудального конца т>ловнща. Экспрессии гена Nkx-5.1.2 в каналах боковой линии не обнаружено. Таким образом, с одной стороны, гены Nkx-5.1.1 и Nkx-5.1.2 различаются по нуклеотидным послсдоватсльностя.м. Особещю сильно это проявляется в некодируюп1ей области, и указывает па то, что дупликация, по всей види.\юсти, имевшая место в эволюции генома медаки, произопша довольно давно. С другой стороны, обнаружены и значительные различия в паттернах экспрессии этих двух 14 генов. Если паттерн экспрессии гена Nkx-5.1.1 в целом идентичен таковому для zNkx-S.l, то экспрессия гена Nkx-5.1.2 обнаруживает ряд серьезных отличий. Это, в свою очередь, указьшает на различия в рег>ляторнь1х механизмах, уиравляюни1х экспрессией двух гомологов Nkx-5.1 у медаки. ПаблюдаемЕлй факт наличия двух сходных, по различаюншхся между собой генов, В03НИКНН1Х, очевидно, в результате дупликации од1Юго предкового гена, соответствует «нолуконсервативной модели» генной эволюции, впервые предложенной Ohno в 1970 году, и развиваемой Ruddle (1997). Согласно этой люделн, после произонюдшей дупликации один из парных генов «берет на себя» функции предшественника (в данном случае это ген Nkx-5.1.1), а второй (в данном случае ген Nkx-5.1.2) при этом получает возможность свободно эволюционировать. В целом, можно отметить, что у всех исследованных представителей П03В01ЮЧПЫХ наблюдается сходный характер экспрессии соответствуюищх го.\шлогов гена NLx-5.1 в форли1руюци1хся слуховых структ>рах. Функциональное участие гена ЛЬг-5,/ в фор.мировании структур внутреннего уха было показано на мышах п>тс.м нарушення функции данного гена. В результате наблюдались серьезные аномалии формирования поведения (Hadrys et al., 1998; Wang ct al., 1998). Ген Nkx-5.1, таким образом, оказался первым геном, для которого была показана специфичность экспрессш! и ключевая роль в формировании Роль Nkx-5.1 в вестибулярной системы млеконитаюишх (Hadrys et al., 1998). формировагпн! переднего мозга при этом не исследовалась. Помимо этого, тот факт, что ген Nkx-5.1 у данио экспрессируется в ynnibix плакодах и нлакодах боковой лишш тела говорит в пользу ГППОТСЗЕЛ О происхождении сенсориглх структ>р боковой линии и внутреннего уха от едшюго предкового сенсорного органа (Jorgcnscn, 1989). При этом показано, что ресничные клетки, выполняющие собствешю сенсорную функцию во внутреннем ухе и каналах боковой линии тела идентичны (Jorgcnscn, 1989). У Danio rcrio были предприняты попытки исследования механизма рег>ляции экснрессии гена NLx-5.1 (Adamska et al., 2000), Предпосылкой для этого 15 вестибулярного агишрата, одной из структур вн>треннего уха, и, как следствие, расстройство послужили данные о вовлеченности FGF сигнала и, в частности, гена FGF-8 в развитие мозга и слуховых структур у данио. Так, у асс-мутаптов с нарутенной функцией гена FGF-8 наблюдаются серьезные дефекты развития среднего и заднего отделов мозга (Reifcrs ct al., 1998). Оказалось, что у таких мутантов происходит значительное уменьшение уровня экспрессии гепа zNkx-5.1 в слуховых плакодах. Напротив, экспрессия zNkx-5.1 в нлакодах боковой линии тела и более поздняя экспрессия в мозге не зависят от функщюнальной активности гена FGF-8 (Adamska et al., 2000). Это указывает на то, что экспрессия гена zNkx-5.1 в разных структурах развиваюпегося организма может рег>Лироваться разны.чт механизмами. 3. Гены семейства Dbc и ILK роль в онтогенезе позвоночных э1сиеотных. Гены DLxS н DLx 2 шпорцевой лягушки Xenopns lacvis. Гены семейства Dlx, а именно Dlx5 и Dlx2, были идентифицированы в качестве транскрипционных факторов, способных связываться с рсг>ляторным элементом промотора гена Xanf-1. Это позволило предположить, что данные гетл мог>т быть вовлечены в механизм регуляции экспрессии гена Xanf-l в раннем развитии шгюрцевой лягушки, ЗЛ. Состав и эволюционное позвоночных. происхолсдепие генов семейства Dlx ГомеобокснЕле гены семейства Distall-less (Dlx) обнаружены у всех изученных груни животных. Подобно генам класса Anf и генам семейства Nkx5, гены Dlx кодируют гомеодомен-содержашие транскрипционные факторЕЛ. Впервые представитель Dlx семейства (ген Dll) был обнаружен у насекомых (Drosophila) в качестве гена, специфически эксирсссируюшегося в развиваюпщхся конечностях. У Drosophila геи Dll вовлечен в установление пpoкcн.юдиcтaьнoгo паттерна сегментов развиваюпщхся конечностей. У особей с нарушениями 16 функпии гена Dll не происходит формирование рудиментар1илх личиночных конечностей (Cohen and Jurgens, 1989). По.\П1мо этого, показано участие гена Dll в формировании антенн у Drosophila. функтн!. Ген Dll у Drosophila также пр1ПН1мает участие в развитии челюстного аппарата (Cohen and Jurgens, 1989) и analia (Gorfinkiel et.al., 1999), a также в формировании структ>р периферической нервной системы (Panganiban and Rubenstcin, 2002). У позвоночных, в отличие от дрозофилы, было обнаружено больнюс разнообразие генов семейства Dlx. Гены семейства Dlx хюзвоночных, подобно Dll гену дрозофилы, также вовлечены в рег>ляиию развития лнюгих эмбриональных структур и, в частности, принимают участие в рег>ляпии развития переднего мозга, жаберных дуг, сенсорных органов и конечностей. Семейство Dlx генов позвоночных включает в себя гены, гомологи которых обнаружены у всех групп позвоночных, включая человека (Nakamura et al., 1996; Scherer et al., 1995; Simeone et al., 1994), мьнпь (Liu et al., 1997; Nakamura et al., 1996; Porteus et al., 1991; Price et al., 1991; Robinson ct al., 1991; Simeone et al., 1994; Stock et al., 1996; Weiss et al., 1995), крысу (Zhao et al., 1994), курину (Ferrari et al., 1995; Pera and Kessel 1999), тритона (Beauchemin and Savard 1992), аксолотля (Mullen et al., 1996), пнюрневую лягушку (Asano ct al., 1 992; Dirksen ct al., 1 993; Papalopulu and Kintner 1993), Eleutherodactylus coqui (Fang and Elinson, 1996) и Danio rerio (Akimenko ct al., 1994; Ekker et al., 1992; Stock ct al., 1996). Ha 0С1Юве ГОМОЛОГИЧЕЮСТН Этот факт представляет особы!! интерес, поскольку да1Н1ый орган у Drosophila выполняет обонятельную и слуховую нуклеотидпых последовательностей последовательности гомеодоме1ЮВ Dlx гены

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Байрамов, Андрей Вячеславович, 2004 год

1. Изучение молскулярпо-генетических механизмов развития мозга на модели эмбрионов ниюрцевой лягушки. Молекулярная биология, Т.38, Кч 1, с. 40-47 Adam J., Myat А., Le Roux I., Eddison M., Henrique D., Ish-IIoronicz D. and Lewis, J. 1

2. Cell fate choices and the expression of Notch, Delta and Development 125, 4645-4

3. Adamska M., Wolff A., Krcusler M., Wittbrodt J., Braun T. and Bober E., 2

4. Five Nkx5 genes show differential expression patterns in anlagen of sensory organs in medaka: insight into the evolution of the gene family. Dev. Genes Evol. 211, 338-

5. Adamska M., Lcgcr S., Brand M., Hadrjs Т., Braun T. and Bober E., 2

6. Inner ear and lateral line expression of a zebrafish Nkx5-1 gene and its dovvnregulation in the ears of FGF8 mutant, ace. Mechanisms of Development 97, 161-

7. Akimenko iMA, Ekker M, Wcgncr J, Lin W, Wcsterfield M., 1994, Combinatorial expression of three zebrafish genes related to distal-less: part of a homeobox gene code for the head. J Ncurosci. Jrm; 14(6):3475-

8. Amorcs A, Force A, Yan YL, Joly L, Amcmiya C, Fritz A, Ho RK, Langcland J, Prince V, Wang YL, Wcsterfield M, Ekker M, Postlethwait JIL, 1998, Zebrafish hox clusters and vertebrate genome evolution. Science. Nov 27;282(5394):1711-

9. Artavanis-Tsakonas, S., Matsuno, K. and Fortini, M. E., 1995, Notch signaling. Science 267, 225-

10. Asano M, Emori Y, Saigo K, Shiokawa K., 1992, Isolation and characterization of a Xenopus cDNA which encodes a homcodomain highly homologous to Drosophila Distal-less. Ji?/o/ Chem. Mar 15;267(8):5044-

11. Ault KT, Xu RH, Kung HF, Jamrich M., 1997, The homeobox gene PV.l mediates specification of the prospective neural ectoderm in Xenopus embryos. Dev Biol. Dec 1;192(1):162-

12. Bachillcr D, Klingcnsmith J, Kemp C, Bcio JA, Anderson RM, May SR, McMahon JA, iMcMahon AP, Harland RM, Rossant J, De Robertis EM., 2000, The Serrate homologues in the chick inner ear: parallels with Drosophilasense-organ development. 106

13. Baker CV, Bronner-Fraser M., 2001, Vertebrate cranial placodes I. Embryonic induction. Dev Biol. Apr 1 ;232( 1): 1 -

14. Balak K, Jacobson M, Sunshine J, Rutishauser U., 1987, Neural cell adhesion molecule expression in Xenopus embryos. Dev Biol. Fcb;l 19(2):540-

15. Beanan MJ, Fclcdy JA, Sargent TD., 2000, Regulation of early expression of Dlx3, a Xenopus anti-neural factor, by beta-catenin signaling. Mech Dev. Mar 1 ;91(12):227-

16. Beauchemin M, Savard P., 1992, Two distal-less related homeobox-containing genes expressed in regeneration blastemas of the newt. Dev Biol. Nov;154(l):55-

17. Bobcr E, Baum C, Braun T, Arnold HH., 1994, Л novel NK-related mouse homeobox gene: expression in central and peripheral nervous structures during embryonic development. Dev Biol. Mar;162(l):288-

18. Chang C, Flemmati-Brivanlou A., 1998, Neural crest induction by Xwnt7B in Xenopus. Z)cv Л/о/. Feb 1; 194(1): 129-

19. Chomczynski P, Sacchi N., 1987, Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction. Anal Biochem. Apr; 162(1): 1

20. Cohen SM, Jurgcns G., 1989, Proximal-distal pattern formation in Drosophila: cell autonomous requirement for Distall-less gene activity in limb development, EMBO J, 8, 2045-2

21. Dattani M. Т., Martinez-Barbcra J. P., Thomas P. Q., Brlckrnan J. M., Gupta R., Mortensson I. L., Toresson H., Fox iM., Wales J. K., Hindmarsh P. C Krauss S., Beddington R. S. and Robinson I. C 1

22. Mutations in the homeobox gene HESXl/Hesxl associated with septo-optic dysplasia in human and mouse. Nat. Genet. 19, 125-

23. Dcblandre G. A., VVcttstcin D.A., Koyano-Nakagawa N. and Klntncr C 1999. A two-step mechanism generates the spacing pattern of the ciliated cells in the skin of Xenopus embryos. Development 126,4715-4

24. Deitchcr DL, Fckete DM, Ccpko CL., 1994, Asymmetric expression of a novel homeobox gene in vertebrate sensory organs. JNeurosci, Feb;14(2):486-98. 107

25. Dirkscn ML, Mathers P, Jamrich M., 1993, Expression of a Xenopus Distal-less homeobox gene involved in forebrain and cranio-facial development. Mech May;41(2-3):121-

27. Colinearity and functional hierarchy among genes of the homeotic complexes. Trends Genet. 10,358-

28. Eisenstat DD, Liu JK, Mione M, Zhong W, Yu G, Anderson SA, Ghattas I, Puellcs L, Rubcnstcin JL., 1999, DLX-1, DLX-2, and DLX-5 expression define distinct stages of basal forebrain differentiation. J Comp Neurol. Nov 15;414(2):217-37. Ekl<cr M, Akimcnko MA, Bremlllcr R, Wcsterfield M., 1992, Regional expression of three homeobox transcripts in the inner ear of zebrafish embr>os. Neuron. Jul;9(l):27-

29. Ellics DL, Stock D\V, Hatch G, Giroux G, Weiss KM, Ekker ЛЬ, 1997, Relationship between the genomic organization and the overlapping expression patterns of the zebrafish dlx genes. Genomics. Nov l;45(3):580-

30. Erniakova, G.V., Alcxandrova, Е.ЛЬ, Kazanskaya, O.V., Vasillcv, O.L., Smith, and Zaraisky, A.G., 1999. The homeobox gene, Xanf, can control both neural embryonic Dev. differentiation and patterning in the presumptive anterior neurectoderm of the Xenopus laevis embryo. Development \2в,45\3-Л52Ъ. Eroshkin F, Kazanskaya O, Л1аг1упоуа N, Zaraisky A., 2

31. Characterization of cis-regulatory elements of the homeobox gene Xanf-

33. Fang H, Elinson RP., 1996, Patterns of distal-less gene expression and inductive interactions in the head of the direct developing frog Eleutherodactylus coqui. Dev Biol. Oct 10;179(l):160-

34. Fclcdy JA, Beanan Ли, Sandoval JJ, Goodrich JS, Lim JH, Лatsuo-Takasaki Л1, Sato SЛI, Sargent TD., 1999, Inhibitory patterning of the anterior neural plate in Xenopus by homeodomain factors Dlx3 and MsxX.Dev Biol. Aug 15;212(2):455-64. IDS

35. Ferrari D, Sumoy L, Gannon J, Sun H, Brown AM, Upholt \VB, Kosher 1Ъ\., 1995, The expression pattern of the Distal-less homcobox-containing gene Dlx-5 in the developing chick limb bud suggests its involvement in apical ectodermal ridge activity, pattern formation, and cartilage differentiation. Mech Dev. Aug;52(2-3):257-

37. Identification of otx2 target genes and restrictions in ectodermal competence during Xenopus cement gland formation. Development 471-

38. Gans C, Northcutt RG, 1983 Neural crest and the origin of vertebrates: a new head. Science 220, 268-

39. Ghanbari И, Seo ПС, Fjosc A, Brandli AW., 2001, Molecular cloning and embryonic expression of Xenopus Six homeobox genes. Mech Dev. Mar;101(l-2):271-

40. Gomcz-Skarmcta JL, Glavic A, de la Callc-Mustienes E, Modolell J, Л1ауог R., 1998, Xiro, a Xenopus homolog of the Drosophila Iroquois complex genes, controls development at the neural plate. EMBOJ. Jan 2;17(l):181-

41. GorfinkicI N, Sanchez L, Guerrero I., 1999, Drosophila terminalia as an appendage-like structure. Mech Dev. Aug;86(l-2):113-

42. Hadr>s T, Braun T, Rinkwitz-Brandt S, Arnold HH, Bober E., 1998, Nkx5-1 controls semicircular canal formation in the mouse inner ear. Development. 124(2), Jan;125(l):33-

43. Harland R. M., 1991. In situ hybridization: an improved whole-mount method for Xenopus embryos. Methods Cell Biol. 36, 685-

44. Herbrand H., Guthrie S., Hadrys Т., Hoffmann S., Arnold H-H., RinkvvitzBrandt S., and Bober E. 1998. Two regulatory genes, cNkx5-l and cPax2, show different responses to local signals during otic placode and vesicle formation in the chick embryo. Development 125, 645-

45. Hermesz E., Mackem S., iMahon K. A., 1996. Rpx: a novel anterior-restricted homeobox gene progressively activated in the prechordal plate, anterior neural plate and Rathkcs pouch of the mouse cmbr>o. Development 122, 41-52. 109

46. Holland ND, Panganiban G, Hcnyey EL, Holland LZ., 1996, Sequence and developmental expression of AmphiDll, an amphioxus Distal-less gene transcribed in the ectoderm, epidermis and nervous system: insights into evolution of craniate forebrain and neural crest. Development. Sep; 122(9):2911-

48. Active repression of transcription by the engrailed homeodomain protein. ЕЛ/ZJOy. 10, 1427-1

49. Jorgensen J.M., 1989, Evolution of octavolateralis sensory cells. In: Coombs,S., Gomer, P. and Munz, H. (Ed) The Mcchanosensory Lateral Line: neurobiology and Evolution, Springer-Verlag, New York, pp. 187-

50. Kablar B, Vignali R, Menotti L, Panncse M, Andreazzoli M, Polo C, Giribaldi MG, Boncinclli E, Barsacchi G., 1996, Xotx genes in the developing brain of Xenopus laevis. Mech Dev. Apr;55(2): 145-

51. Kappcn C, Schughart K, Ruddle FH., 1993, Early evolutionary origin of major homeodomain sequence classes. Genomics. Oct;18(l):54-

52. Kazanskaya O. V., Sevcrtzova E. A., Barth K. A., Ermakova G. V., Lukyanov S.A., В enyuniov A., Panncse M., В oncinclli E., W ilson S .W. a nd Zaraisky A G., 1997. ANF: a novel class of homeobox genes expressed at the anterior end of the main embryonic axis of vertebrates. Gene 200, 25-

53. Kiernan AE, Nunes F, Wu DK, Fekcte DM., 1997, The expression domain of two related homeobox genes defines a compartment in the chicken inner ear that may be involved in semicircular canal formation. Dev Biol. Nov 15;191(2):215-

55. Lassar AB, Munsterberg AE., 1996, The role of positive and negative signals in somite patterning. Citrr Opin Neurobiol. Feb;6(l):57-63. 110

56. Marchant L, Linker C, Ruiz P, Guerrero N, Mayor R., 1998, The inductive properties of mesoderm suggest that the neural crest cells arc specified by a BMP gradient. Dev Biol. Jun 15; 198(2):319-

57. Martinez P, Davidson EIL, 1997, SpHmx, a sea urchin homeobox gene expressed in embryonic pigment cells. Dev Biol. Jan 15;181(2):213-

58. Mennerich D., Hoffmann S., Hadrys Т., Arnold H-H. and Bober E. 1999. Two highly related homeodomain proteins, Nkx5-1 and Nkx5-2, display different DNA binding specificities. Biol. Chem. 380, 1041-1

59. Metcalfe WK., 1985, Sensory neuron growth cones comigrate with posterior lateral line primordial cells in zebrafish. У Cow/? Neurol. Aug 8; 238(2):218-24. Ill

60. Morgan R, Sargent iMG., 1997, The role in neural patterning of translation initiation factor eIF4AII; induction of neural fold genes. Development. Jul; 124(14):275

61. Moury JD, Jacobson AG., 1990, The origins of neural crest cells in the axolotl. Dev Biol. Oci; 141(2):243-

62. Mullen LM, Br>ant SV, Torek MA, Blumberg B, Gardiner DiM., 1996, Nerve dependency of regeneration: the role of Distal-less and FGF signaling in amphibian limb regeneration. Development. Nov; 122(11):3487-

63. Myojin M, Ueki T, Sugahara F, Murakami Y, Shigetani Y, Alzawa S, Hirano S, Kuratani S., 2001, Isolation of Dlx and Emx gene cognates in an agnathan species, Lampetra japonica, and their expression patterns during embryonic and larval development: conserved and diversified regulatory patterns of homeobox genes in vertebrate head evolution, J Exp Zool. Apr 15; 291(l):68-

64. Nakamura S, Stock DW, Wydncr KL, BoUekcns JA, Takcshita K, Nagal BM, Chiba S, Kitamura T, Frccland TM, Zhao Z, MInowadaJ, Lawrence J B, Weiss KM, Ruddle FH., 1996, Genomic analysis of a new mammalian distal-less gene: Dlx

66. Nakata K, Nagal T, Aruga J, MIkoshiba K., 1997, Xenopus Zic3, a primary regulator both in neural and neural crest development. Proc Natl Acad Sci USA. Oct 28; 94(22):11980-

67. Ncidcrt AH, Virupannavar V, Hooker GVV, Langeland JA., 2001, Lamprey Dlx genes and early vertebrate evolution. Proc Natl Acad Sci USA Feb 13;98(4): 1665-

68. Nguyen VH, Schmid B, Trout J, Connors SA, Ekkcr M, Mulllns MC, 1998, Ventral and lateral regions of the zebrafish gastrula, including the neural crest progenitors, arc established by a bmp2b/swirl pathway of genes. Dev Biol. Jul 1;199(1):93-110. NIeuvvkoop, P. D. and Faber, J., 1

69. Normal Table of Xenopus laevis. Amsterdam North Holland. 112

70. Comparison of тофЬоНпо based translational inhibition during the development of Xenopus laevis and Xcnopus tropical is. Genesis 30, 110-113. Oh no S., 1970 Evolution by gene duplication". Springer-Verlag, New York. Okada Л, Ohta Y, Inoue S, Hiroi H, Muramatsu M, Iguchi Т., 2

71. Expression of estrogen, progesterone and androgen receptors in the oviduct of developing, cycling and pre-implantation rats. J Mol Endocrinol 30(3), 301-

72. Ozcelik T, Portcus MH, Rubenstein JL, Francke U., 1992, DLX2 (TESl), a homeobox gene of the Distal-less family, assigned to conserved regions on human and mouse chromosomes

74. Panganlban G, Rubenstein JL., 2002, Developmental functions of the Distalless/Dlx homeobox genes. Development. Oct; 129(19):4371-

75. Panncse M, Polo C, Andrcazzoli M, Vignali R, Kablar B, Barsacchi G, Boncinclli E., 1995, The Xcnopus homologuc of Otx2 is a maternal homeobox gene that demarcates and specifies anterior body regions. Development. Mar;121(3):707-

76. Papalopulu N, Kintncr C 1993, Xenopus Distal-less related homeobox genes are expressed in the developing forebrain and arc induced by planar signals. Development. Mar; 117(3) :961-

77. Pera E, Kesscl M., 1999, Expression of DLX3 in chick embryos. Mech Dev. Dec;89(l-2): 189-

78. Perera M, Merlo GR, Verardo S, Palcari L, Corte G, Levi G., 2004, Defective neuronogenesis in the absence of Dlx5. Mol CellNeiirosci. Jan;25(l): 153-

79. Porteus MH, Bulfonc A, Ciarancllo RD, Rubenstein JL., 1991, Isolation and characterization of a novel cDNA clone encoding a homeodomain that is developmentally regulated in the ventral forebrain. Neuron. Aug;7(2):221-

80. Pourquie O., 2000, Segmentation of the paraxial mesoderm and vertebrate somitogenesis. Curr Top Dev Biol.;47:81 -

81. Price M, Lemaistre M, Pischetola M, Di Lauro R, Duboule D., 1991, A mouse gene related to Distal-less shows a restricted expression in the developing forebrain. Nature. Jun 27;351(6329):748-

82. Puelles L, Kuwana E, Puelles E, Bulfonc A, Shimamura K, Keleher J, Smiga S, Rubenstein JL., 2000, Pallial and subpallial derivatives in the embryonic chick and 113

83. Quint E, Zcrucha T, Ekker M., 2000, Differential expression of orthologous Dlx genes in zebrafish and mice: implications for the evolution of the Dlx homeobox gene family. У £л-р Zoo/. Oct 15;288(3):235-

84. RaffinM, LeongLM, Rones MS, Sparrow D, Mohun T, Mercola M., 2000, Subdivision of the cardiac Nkx2.5 expression domain into myogenic and nonmyogenic compartments. Dev Z?/o/, Feb 15;218(2):326-

85. Reifers F, Bohli H, Walsh EC, Crossley PH, Stainier DY, Brand M., 1998, Fgf8 is mutated in zebrafish acerebellar (ace) mutants and is required for maintenance of midbrain-hindbrain Jul;125(13):2381-

86. Rinkwitz-Brandt S, Arnold HH, Bober E., 1996, Regionalized expression of Nkx5-1, Nkx5-2, Pax2 and sek genes during mouse inner car development. Hear Res. Sepl5;99(l-2):129-

87. Rinkwitz-Brandt S., Justus M., Oldencttel I., Arnold H-H., and Bober E., 1

88. Distinct temporal expression of mouse Nkx-5.1 and Nkx-5.2 homeobox genes during brain and car development. Mech. Dev. 52, 371-

89. Robinson GVV, Mahon KA., 1994, Differential and overiapping expression domains of Dlx-2 and Dlx-3 suggest distinct roles for Distal-less homeobox genes in craniofacial development. Mech Dev. Dec;48(3): 199-

90. Robinson GW, Wray S, Mahon KA., 1 991, Spatially restricted expression of a member of a new family of murine Distal-less homeobox genes in the developing forebrain. New Biol. Dec;3(12):l 183-

91. Ruddle FII., 1997, Vertebrate genome evolution—the decade ahead. Genomics. Dec 1;46(2): 171-

92. Sarasa M, Climcnt S., 1987, Effects of catecholamines on early development of the chick embryo: relationship to effects of calcium and cAMP. J Exp Zool. Feb;241(2): 181-

93. Scherer S\V, Hcng HH, Robinson GVV, Mahon KA, Evans JP, Tsui LC., 1995, Assignment of the human homolog of mouse Dlx3 to chromosome 17q21.3-q22 by boundary development and somitogenesis. Development. 114

94. Sclleck MA, Bronncr-Frascr iM., 1995, Origins of the avian neural crest: the role of neural plate-epidermal interactions. Development. Feb;121(2):525-

95. Simeone A, Acampora D, Pannese M, DEsposito M, Stornaiuolo A, Gultsano M, iVIallamaci A, Kastury K, Druck T, Huebncr K, Boncinclli, E., 1994, Cloning and characterization of two members of the vertebrate Dlx gene family. Proc Natl Acad Sci U 6Л.Маг15;91(6):2250-

96. Sive H.L., Grainger R. M., Harland R. M., 1994, Early development of Xenopus laevis., Cold spring harbor. Small EM, Vokcs SA, Garrlock RJ, Li D, Kricg PA., 2000, Developmental expression of the Xenopus Nkx2-1 and Nkx2-4 genes. Mech Dcv. Sep;96(2):259-

97. Smith S.T., and Jaynes J.B., 1996. A conserved region of engrailed, shared among all en-, gsc-, Nkl-, Nk2- andmsh-class homeoproteins, mediates active transcriptional repression in vivo. Development 122,3141-3

98. Stadler HS, Murray JC, Lcyscns NJ, Goodfcllow PJ, Solursh M., 1995, Phylogenetic conservation and physical mapping of members of the H6 homeobox gene family. Mamm Genome. Jun;6(6):383-

99. Stadler IIS, Padanilam BJ, Buctow K, Murray JC, Solursh M., 1992, Identification and genetic mapping of a homeobox gene to the 4pl6.1 region of human chromosome

100. Proc Natl Acad Sci U S A Dec 1;89(23):11579-

101. Stadler HS, Solursh M., 1994, Characterization of the homeobox-containing gene GH6 identifies novel regions of homeobox gene expression in the developing chick embryo. Dev Biol. Jan;161(l):251-

102. Stock DW, Ellles DL, Zhao Z, Ekkcr M, Ruddle FH, Weiss KM., 1996, The evolution of the vertebrate Dlx gene family. Proc Natl Acad Sci USA. l;93(20):10858-

103. Strcit A, Stern CD., 1999, Establishment and maintenance of the border of the neural plate in the chick: involvement of FGF and BMP activity. Mech Dev. Apr;82(l2):51-66. Oct 115

105. Thomas P.Q., Johnson B.V., Rathjen J., Rathjcn P.D., 1

106. Sequence, genomic organization, and expression of the novel homeobox gene Hesxl. J. Biol. Chem. 270, 3869-3

107. Tichclaar J\V, Lim L, Costa RH, Whitsctt J A., 1999. HNF-3/forkhead homologue-4 influences lung moфhogcnesis and respiratory epithelial cell differentiation in vivo. DevBiol. 213(2), 405-

108. Tichclaar JVV, Wert SE, Costa RH, Kimura S, Whitsctt JA., 1999. HNF3/forkhead homologue-4 (HFH-4) is expressed in ciliated epithelial cells in the developing mouse lung. JHistochem Cytochem. 47(6), 823-

109. Turner DL, Wcintraub H., 1994, Expression of achaete-scute homolog 3 in Xenopus embryos converts ectodermal cells to a neural fate. Genes Dev. Jun 15;8(12): 1434-

110. Wang GV, Dolccki GJ, Carlos R, Humphreys Т., 1990, Characterization and expression of two sea urchin homeobox gene sequences. Dev Genet.;\ l(l):77-

111. Wang W, Van Do Water T, Lufkin Т., 1998, Inner ear and maternal reproductive defects in mice lacking the Hmx3 homeobox gene. Development. Feb; 125(4):621-

112. Weiss KM, Ruddle FH, Bollekens J., 1995, Dlx and other homeobox genes in the moфhological development of the dentition. Connect Tissue Kes.;32{l-4):35-

113. Wilson PA, Lagna G, Suzuki A, Hemmati-Brivanlou A., 1997, Concentrationdependent patterning of the Xenopus ectoderm by BMP4 and its signal transducer Smadl. Development. Aug; 124(16):3177-

114. Wilson SI, Rydstrom A, Trimborn T, Willcrt K, Nusse R, Jessell TM, Edlund Т., 2001, The status of Wnt signalling regulates neural and epidermal fates in the chick embryo. Nature. May 17;411(6835):325-

115. Woda JM, Pastagia J, Mercola M, Artingcr КВ., 2003, Dlx proteins position the neural plate border and determine adjacent cell fates. Development. Jan; 130(2):331-

116. Yang L, Zhang H, Hu G, Wang H, Abate-Shen C, Shen MM., 1998, An early phase of embr>onic Dlx5 expression defines the rostral boundary of the neural plate. J Neurosci. Oct 15;18(20):8322-30. 116

117. Zerucha T, Ekker M., 2000, Distal-less-related homeobox genes of vertebrates: evolution, function, and regulation. Biochem Cell Biol.\1 (5):593-

118. Zhao GQ, Zhao S, Zhou X, Eberspaecher H, Solursh M, de Crombrugghe В., 1994, rDlx, a novel distal-Iess-likc homeoprotein is expressed in developing cartilages and discrete neuronal tissues. Dev Biol. Jul;164 (1):37-

119. Ziman MR, Rodger J, Chen P, Papadimitriou JM, Dunlop SA, Beazley LD., 2001, Pax genes in development and maturation of the vertebrate visual system: implications for optic ner\e regeneration. Histol Histopathol. Jan;16(l):239-49. development of the Spemann organizer. Development 121, 3839-3847. 117