TGFβ and FGF signaling regulate VegT expression during early Xenopus embryo development

Abstract

척추동물의 초기발생을 조절하는 신호물질들 중에는 TGFβ 그룹에 속하는 Nodal과 FGF 그룹에 속하는 eFGF가 배아의 중배엽 형성과 배아의 축 (등배축, 전후축, 좌우축) 형성에 중요한 조절작용을 한다. 특히, Nodal과 eFGF 신호간의 상호작용이 중배엽 형성 유전자들의 발현에 중요한 것으로 알려져 있으나, 상호작용의 분자생물학적 기작에 대해서는 거의 알려진 바가 없다. 중배엽 형성과정에서 발현되는 VegT 유전자의 발현은 Nodal과 eFGF 신호 둘 다를 필요로 한다. 본 연구에서는 Nodal과 eFGF의 상호작용을 연구하기 위해, VegT 유전자의 발현 조절 부위 (promoter) 를 분리하였다. 분리된 promoter를 이용하여 Xenopus의 Nodal 관련 인자인 Xnr1에 의해 발현이 촉진되면서 그 촉진 정도가 FGF 신호를 억제하는 RasN17에 의해 줄어드는 부위를 제한해 나갔다. 그 과정에서 Nodal 신호에 의해 조절되는 전사인자인 FoxH1과 FGF 신호에 의해서 조절되는 전사인자인 SP1이 결합하는 부위를 찾았다. 또한, 위와 같이 FGF 신호와는 독립적으로 작용하는 Nodal 신호 기전 외에 FGF 신호에 의해 조절되는 Nodal 신호 기전을 발견하였다. 이 신호경로는 Nodal의 보조인자로 알려진 EGF-CFC를 통해 조절되는 것으로 예상된다.;The TGFβ family member Nodal and the FGF family member eFGF are expressed in early Xenopus embryos, and they have been implicated in the mesoderm formation. In order to understand the interaction of Nodal and eFGF signaling pathways, we have studied the transcriptional regulation of a mesodermal gene VegT by Nodal and FGF signaling. First, we isolated 2.3 kb-long cis-regulatory region of VegT. The activity of isolated VegT cis-regulatory region was induced by a Xenopus Nodal-related factor Xnr1 and the Xnr1-induced transcription was inhibited by a dominant negative form of Ras, RasN17, which has been shown to block FGF signaling. In order to characterize the regulatory elements that serve as binding sites for transcription factors mediating Nodal and eFGF signaling, we performed promoter deletion analyses and identified 97 bp-long fragment that require both Nodal and FGF signaling for transcription. In this region, we found a putative binding site for FoxH1 (FAST-1), the major transcription factor of Nodal signaling during early development, and SP1, a downstream components of the FGF signaling cascade that regulate mesoderm induction. We also found that there is FGF-dependent step for Nodal signaling as well as FGF-independent step for the regulation of VegT expression. We postulate that a potential regulatory element(s) of FGF signaling is Nodal co-factor EGF-CFC.