Connecting Polycystin Signaling to Asymmetric Nodal Expression

将多囊蛋白信号传导与不对称节点表达联系起来

基本信息

  • 批准号:
    8660701
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-02-15 至 2017-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Cilia driven flow is a key element in widely accepted models for left-right patterning. Yet we still do not know how cilia or cilia-driven flow give riseto the asymmetric expression of nodal. The long-term goal is to determine how the LR axis is established and how the asymmetric information generated is utilized to direct organ morphogenesis. The next step towards realizing this goal is to identify how signaling downstream of cilia establishes asymmetric nodal expression. The central hypothesis underlying this proposal is that cilia-driven fluid flow in Kupffer's vesicle (KV) signals through he PC1L1/PC2 channel complex to repress transcription of charon on the left side of the embryo. This hypothesis is based in part on preliminary data demonstrating that the zebrafish nodal gene southpaw (spaw) is not expressed in cells lining KV and is thus not the direct target of signaling downstream of flow. Instead, loss of PC2 activity affects the asymmetric expression of the Nodal inhibitor charon at KV. PC2 is thought to be the flow sensor in LR patterning, suggesting that charon is the target of flow-generated signaling. Thus, charon expression at higher levels on the right side of the embryo would inhibit Spaw signaling on the right, allowing Spaw to signal preferentially to the left side of the embryo. The rationale for this project is tha upon completion, this work will have provided the missing links between cilia and the control of asymmetric nodal expression. This information is crucial to fully understand how signaling downstream of cilia may participate LR patterning, disruptions in which cause congenital heart disease (CHD). The central hypothesis will be tested through three specific aims: 1) Determine how signals downstream of the non-specific cation channel PC2 regulate charon asymmetry. 2) Determine if PC1L1 signals are required to regulate charon asymmetry. 3) Identify the transcriptional mechanisms that generate asymmetric charon expression. In Aim 1, the localization and activity of PC2 required for generating charon asymmetry will be explored. Calcium imaging with KV specific promoters will be used to determine if PC2 is creating calcium signals in response to flow at the right place and time to affect charon expression. In Aim 2, the role for PC1L1 in zebrafish will be confirmed. Experiments to test whether the C-terminal tail is cleaved in response to flow in order to regulate transcription will be tested. In Aim 3, the smallest enhancer fragment capable of driving asymmetric expression of charon will be determined and used to identify transcription factors and signaling pathways involved in asymmetric charon expression. The proposed research is significant because it is the first step towards understanding how flow influences signaling that participates in establishment of left-right patterning. The approach is innovative, as it is a directed approach utilizing the tools and genetics available in the zebrafish system, to tackle a difficult but critical question in left-rigt patterning that is not currently being explored fully. Ultimately this work will identify signaling networks participating in the establishment of the LR axis and will provide new targets to investigate as factors underlying CHD.
描述(由申请人提供):纤毛驱动流是广泛接受的左右图案模型中的关键要素。然而我们仍然不知道纤毛或纤毛驱动的流动如何引起节点的不对称表达。长期目标是确定 LR 轴是如何建立的以及如何利用生成的不对称信息来指导器官形态发生。实现这一目标的下一步是确定纤毛下游的信号传导如何建立不对称的节点表达。这一提议的核心假设是,库普弗囊泡 (KV) 中纤毛驱动的流体流动通过 PC1L1/PC2 通道复合体发出信号,抑制胚胎左侧卡戎的转录。这一假设部分基于初步数据,该数据表明斑马鱼节点基因 Southpaw (spaw) 在 KV 衬里细胞中不表达,因此不是流下游信号传导的直接目标。相反,PC2 活性的丧失会影响 KV 处 Nodal 抑制剂卡戎的不对称表达。 PC2 被认为是 LR 模式中的流量传感器,这表明卡戎是流量生成信号的目标。因此,胚胎右侧卡戎的较高水平表达将抑制右侧的 Spaw 信号传导,从而使 Spw 优先向胚胎左侧发出信号。该项目的基本原理是,一旦完成,这项工作将提供纤毛和不对称节点表达控制之间缺失的联系。这些信息对于充分了解纤毛下游信号传导如何参与 LR 模式以及导致先天性心脏病 (CHD) 的破坏至关重要。中心假设将通过三个具体目标进行检验:1)确定非特定阳离子通道 PC2 下游的信号如何调节卡戎不对称性。 2) 确定是否需要 PC1L1 信号来调节卡戎不对称性。 3) 确定产生不对称卡戎表达的转录机制。在目标 1 中,将探索产生卡戎不对称性所需的 PC2 的定位和活性。使用 KV 特异性启动子的钙成像将用于确定 PC2 是否在正确的地点和时间响应流动而产生钙信号以影响卡戎的表达。在目标 2 中,将确认 PC1L1 在斑马鱼中的作用。将进行测试 C 末端尾部是否响应流动而被切割以调节转录的实验。在目标3中,将确定能够驱动卡戎不对称表达的最小增强子片段,并用于鉴定参与卡戎不对称表达的转录因子和信号通路。这项研究意义重大,因为它是理解血流如何影响参与左右模式建立的信号的第一步。该方法是创新的,因为它是一种利用斑马鱼系统中可用的工具和遗传学的定向方法,以解决目前尚未充分探索的左右模式中的一个困难但关键的问题。最终这项工作将识别信号 网络参与建立 LR 轴,并将提供新的目标来研究 CHD 的潜在因素。

项目成果

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