脊椎動物肢の背側腹部パターニング遺伝子LMX1B、Engrailed-1、およびWnt-7A間の相互作用

脊椎動物の肢には、背側領域と腹部領域を区別する特徴的な形態学的特徴があります。たとえば、人間や他のほとんどの哺乳類は、指の背面に爪を持っていますが、腹側の表面は皮膚またはfootパッドで覆われています。内部的には、背腹軸に沿って高度な組織があります。伸筋筋は一般に背側に位置し、屈筋は一般に腹側に位置します。スケルトンには、これらの筋肉の付着を可能にする微妙な違いがあり、背側または腹側のいずれかの運動ニューロンの異なるプールを支配します。この複雑な組織の配置はどのように生成されますか？最近の研究では、背側腹部のパターニングの初期イベントを支配する3つの要因の分子カスケードが特定されています。これらの2つの要因、Engrailed-1とWnt-7aは、それぞれ背側および腹側外胚葉で発現しています。Engrailed-1の機能は、腹部四肢芽外胚葉におけるWnt-7aの発現を抑制することです。3番目の因子であるLim-homeodomain転写因子であるIMX1bは、WNT-7Aによって背葉皮で誘導され、背側肢パターンを指定するのに必要かつ十分です。このレポートでは、IMX1BおよびWNT-7AまたはEngrailed-1のいずれかの二重変異体であるマウスの表現型を分析することにより、WNT-7A、Engrailed-1、およびIMX1Bの間の遺伝的相互作用を調べます。これらの研究は、IMX1BがWNT-7AおよびEngrailed-1の唯一の標的であり、背側腹部パターニングに影響を与えることを示しています。さらに、この遺伝分析は、IMX1Bが以前は評価されていなかった前後のパターンと成長に追加の役割を果たしていることを示唆しています。

The vertebrate limb has characteristic morphological features that distinguish dorsal and ventral regions. For example, humans and most other mammals have nails on the dorsal surface of their digits, while the ventral surface is covered by skin or footpads. Internally, there is a high degree of organization along the dorsal-ventral axis. Extensor muscles are generally located dorsally while flexor muscles are generally located ventrally. The skeleton has subtle differences that allow for attachment of these muscles and distinct pools of motor neurons innervate either dorsal or ventral muscles. How is this complex arrangement of tissues generated? Recent studies have identified a molecular cascade of three factors that govern early events in dorsal-ventral limb patterning. Two of these factors, engrailed-1 and wnt-7a are expressed in the dorsal and ventral ectoderm respectively. The function of engrailed-1 is to repress the expression of wnt-7a in the ventral limb bud ectoderm. The third factor, a LIM-homeodomain transcription factor, Imx1b is induced in dorsal mesenchyme by wnt-7a and it is both necessary and sufficient to specify dorsal limb pattern. In this report, we examine genetic interactions between wnt-7a, engrailed-1, and Imx1b by analyzing the phenotypes of mice that are double mutants for Imx1b and either wnt-7a or engrailed-1. These studies indicate that Imx1b is the only target of wnt-7a and engrailed-1 that is of consequence for dorsal-ventral patterning. Moreover, this genetic analysis suggests that Imx1b plays additional roles in anterior-posterior patterning and growth that were not previously appreciated.