アフリカアキセノパスlaevisのOTXタンパク質のセメント腺促進活性の分化に関与する分子ドメインの同定と進化

OTX遺伝子は、ショウジョウバエメラノガスターの矯正遺伝子と相同で、脊椎動物のホメオボックス遺伝子のクラスであり、前胚のパターニングと感覚器官の形成に重要な役割を果たします。カエルのXenopus laevisでは、このクラスの少なくとも3人のメンバーが隔離されています。OTX1、OTX2、およびOTX5（CRX）。彼らは、カエルの開発中に共有プロセスと微分プロセスの両方の調節に関与しています。特に、OTX2とOTX5は両方ともセメント腺（CG）の形成を促進することができますが、OTX1はそうではありません。OTX5およびOTX1タンパク質の分子分離を実行して、タンパク質の機能的部分を特徴付け、CG形成を促進できるようにしました。CG促進ドメイン（CGPD）がOTX5 C末端に局在し、二分系に局在することを示します：CGPD1（AA210-255）が最も効果的なドメインであり、CGPD2（AA177-209）は活性が低いです。ヒスチジンストレッチは、OTX1のCGPD1連続性を破壊し、CG促進活性の喪失を決定します。このヒスチジンが豊富な領域は、アクティブにCG抑制ドメインとして機能します。別のOTX1固有のドメインであるセリンが豊富なストレッチも、はるかに低いレベルではありますが、CG形成をトリガーするOTX1の可能性を抑制することに関与する可能性があります。これは、OTX1オーソロジーグループに固有のこれらのドメインが、他のOTXファミリーメンバーと比較してOTX1アクションを区別する上で役割を果たすという最初の証拠です。OTX機能活動の進化に照らして、外観の潜在的な意味について説明します。

Otx genes are a class of vertebrate homeobox genes, homologous to the orthodenticle gene of Drosophila melanogaster, that play a crucial role in anterior embryo patterning and sensory organ formation. In the frog, Xenopus laevis, at least three members of this class have been isolated: otx1, otx2 and otx5 (crx); they are involved in regulating both shared and differential processes during frog development. In particular, while otx2 and otx5 are both capable to promote cement gland (CG) formation, otx1 is not. We performed a molecular dissection of Otx5 and Otx1 proteins to characterize the functional parts of the proteins that make them differently able to promote CG formation. We show that a CG promoting domain (CGPD) is localized at the Otx5 C-terminus, and is bipartite: CGPD1 (aa210-255) is the most effective domain, while CGPD2 (aa177-209) has a lower activity. A histidine stretch disrupts CGPD1 continuity in Otx1 determining its loss of CG promoting activity; this histidine-rich region acts as an actively CG repressing domain. Another Otx1 specific domain, a serine-rich stretch, may also be involved in repressing Otx1 potential to trigger CG formation, though at a much lower level. This is the first evidence that these domains, specific of the Otx1 orthology group, play a role during development in differentiating Otx1 action compared to other Otx family members. We discuss the potential implications of their appearance in light of the evolution of Otx functional activities.