The role of XPOFUT1 (Xenopus protein O-fucosyltransferase 1) in embryogenesis

Abstract

EGF-CFC facotor들은 척추동물 초기 발생 과정에서 TGF-β superfamily의 하나인 Nodal 신호전달 조절에 중요한 역할을 하며, Nodal 관련 리간드들의 보조 수용체로 작용한다. EGF-CFC factor 들은 O-fucosylation되며, 이것은 EGF-CFC 요소들이 Nodal 신호 전달을 촉진하는 역할을 수행하는데 필요하다는 것이 밝혀졌다. O-fucosylation은 O-fucosyltransferase 라는 단백질들의 작용에 의해 일어난다. 본 연구에서는 Xenopus laevis의 protein O-fucosyltransferase1 (XPOFUT1)로 추정되는 cDNA을 분리하였고, 이 유전자의 시·공간적 발현 양식을 조사하였다. XPOFUT1은 모계 발현 유전자이면서 접합자 발현 유전자이다. XPOFUT1은 미부원기까지는 점진적으로 발현이 증가하다가 다시 점진적으로 발현이 감소한다. XPOFUT1은 포배기와 낭배기에는 전·후축을 따라 발현되며 전단부에서 많이 발현된다. 미부원기부터는 주로 뇌와 신경제세포에서 발현된다. XPOFUT1의 과발현이 다양한 Activin 유사 신호 전달 물질들에 의한 Smad2의 인산화에 어떤 영향을 미치는지를 알아보았다. Xnr1에 의한 Smad2의 인산화에는 아무런 영향을 미치지 못했으나, Derrière에 의한 Smad2의 인산화는 감소시키는 결과를 보였다. 우리는XPOFUT1의 기능을 분석하기 위해 morpholino antisense oligonucleotide(MO)을 제작하여 Xenopus의 배아 형성 과정에 미치는 영향을 조사하였다. XPOFUT1 MO은 올챙이의 후단부 절단 현상과 멜라닌세포 형성에 결함을 나타내었다.;EGF-CFC factors play essential roles during early vertebrate development, particularly in the regulation of Nodal signaling (a member of TGF-β superfamliy). EGF-CFC factors act as coreceptors of Nodal-related ligands. Recent study indicates that EGF-CFC factors are O-fucosylated, and O-fucosylation of EGF-CFC factors is required for their ability to facilitate Nodal signaling. This modification is likely catalyzed by protein O-fucosyltransferases. We isolated a cDNA that encodes putative Xenopus laevis protein O-fucosyltransferase 1 (XPOFUT1). We examined the temporal and spatial expression pattern of the gene. XPOFUT1 is expressed maternally and zygotically, and its expression gradually increases until tailbud stages and then gradually decreases. It is expressed along the anterior-posterior axis with higher expression anteriorly at blastula and gastrula stages. At tailbud and tadpole stages, XPOFUT1 is mainly expressed in the brain and migrating neural crest cells. We also examined the effect of overexpression of XPOFUT1 on Smad2 phosphorylation induced by various Activin-like signaling molecules. While Smad2 phosphorylation induced by Xnr1 was not affected by XPOFUT1, Smad2 phosphorylation induced by Derrière was reduced. To analyze the function of XPOFUT1, we designed a morpholino antisense oligonucleotide (MO) against XPOFUT1 and examined its effect on Xenopus embryogenesis. Injection of XPOFUT1 MO caused posterior truncation in tadpoles and defect in melanocyte formation.