転写因子LMO4は、皮質の発達における機能領域の形状を定義し、感覚運動制御を調節します

皮質機能領域の形状とサイズの適切な形成は、感覚知覚や運動制御を含む複雑な脳機能に不可欠です。私たちの以前の研究では、カルシウム依存性遺伝子転写の調節因子である転写因子LIMドメイン4（LMO4）のみを特定しました。これは、高発現が前方および後方にありますが、間に非常に低い発現を持つ出生後マウス皮質にユニークな領域固有の発現を備えています。ここでは、LMO4発現が体性感覚バレルフィールドの発達のタイミングと一致することを報告します。LMO4皮質の欠失は、皮質領域マーカーの発現パターンの変化を引き起こし、吻側節内縮小ではないが、吻側または尾側の尾側のバレルサブフィールドの吻側または尾側のシフトを引き起こします。LMO4を介したカルシウム依存性遺伝子発現と同様に、LMO4によるバレルサブフィールドの正確な形状の細かい調節は、LMO4欠損マウスが感覚運動性能の障害を示すため、正常な脳機能にとって重要です。さらに、LMO4は中枢神経系で幅広い発現を持っていますが、非皮質領域の発達に微妙な役割を果たします。我々の結果は、発達中の皮質で領域特異的発現を持つ遺伝子によって調節される皮質領域の形成と正常な感覚運動制御の新しいメカニズムを明らかにしています。

Proper formation of the shape and size of cortical functional areas is essential for complex brain function, including sensory perception and motor control. Our previous work identified the transcription factor Lim domain only 4 (Lmo4), a regulator in calcium-dependent gene transcription, that has unique, region-specific expression in postnatal mouse cortices with high expression anteriorly and posteriorly but very low expression in between. Here we report that Lmo4 expression coincides with the timing of the development of the somatosensory barrel field. Lmo4 cortical deletion causes changes in expression patterns of cortical regional markers and results in rostro-medial shrinkage but not rostral or caudal shift of the somatosensory barrel subfield. Fine regulation of accurate shape of the barrel subfield by Lmo4, as well as Lmo4-mediated calcium-dependent gene expression, is critical for normal brain functions, as Lmo4-deficient mice display impaired sensorimotor performance. Moreover, even though Lmo4 has broad expression in the central nervous system, it plays a subtle role in the development of non-cortical regions. Our results reveal a new mechanism of cortical area formation and normal sensorimotor control that is regulated by genes with region-specific expression in the developing cortex.