Cross-repressive interactions between Lrig3 and netrin 1 shape the architecture of the inner ear

doi:10.1242/dev.029330

.2008年12月；135(24):4091-9.

doi:10.1242/dev.029330。 Epub 2008年11月12日。

Lrig3和netrin 1之间的交叉抑制相互作用塑造了内耳的结构

维多利亚·E·阿布雷拉¹, 托尼·德尔·里奥, 安德鲁·塔克, 约翰·斯隆尼姆斯基, 汉娜·凯恩斯, 丽莎·古德里奇

附属公司

PMID： 19004851
预防性维修识别码： PMC2892390型
内政部： 10.1242/dev.029330

Lrig3和netrin 1之间的交叉抑制相互作用塑造了内耳的结构

维多利亚·E·阿布雷拉等。开发. 2008年12月.

.2008年12月；135（24）：4091-9。

doi:10.1242/dev.029330。 Epub 2008年11月12日。

作者

维多利亚·E·阿布雷拉¹, 托尼·德尔·里奥, 安德鲁·F·塔克, 约翰·斯隆尼姆斯基, 汉娜·凯恩斯, 丽莎·古德里奇

附属

¹哈佛医学院神经生物学系，美国马萨诸塞州波士顿02115。

PMID： 19004851
预防性维修识别码： PMC2892390型
内政部： 10.1242/dev.029330

摘要

平衡感取决于内耳复杂的结构，内耳包含三个半规管，用于检测头部在空间中的运动。即使是一条管道形状的改变也会导致严重的行为缺陷，这突出表明需要了解细胞和分子事件，以确保这种精确结构的完美形成。在发育过程中，耳道是由囊袋雕刻而成，囊袋是由一个简单的上皮球即耳泡形成的。一个关键事件是在每个眼袋的中心融合两个相对的上皮壁，从而形成一个中空的导管。在基因陷阱诱变筛选过程中，我们发现Ig超家族蛋白Lrig3对于侧根管的发育是必要的。我们表明，这种表型是由于轴突导向分子netrin 1（Ntn1）的异位表达所致，该分子调节融合板中基底层的完整性。通过一系列遗传实验，我们发现Lrig3和Ntn1之间的相互拮抗作用产生了互补的表达域，这些表达域决定了侧管的未来形状。值得注意的是，从Lrig3突变体中去除一个Ntn1拷贝可以挽救循环行为和管畸形。因此，Lrig3/Ntn1反馈回路决定了根管发育期间基底膜破裂的时间和地点，揭示了复杂组织形态发生的新机制。

PubMed免责声明

数字

**图1。内耳的模式化和形态发生**
耳泡转化为内耳成熟结构的示意图。在发育早期（左），耳泡的轴线呈图案，假定前庭系统表达*深x 5*和*嗯x3*（红色）与发育中的耳蜗表达*其他2*（黄色）。侧袋的定义是：*其他x1*（蓝色圆点）。几个小时后，在形态发生过程中，背侧囊中的离散区域开始转录*内特林1*（蓝色，中间）。这些区域随后会融合并消失，留下周边的上皮形成成熟管壁（右）。运动由位于每个管底部称为壶腹（*）的肿胀中的毛细胞检测。在下面的所有图中，内耳填塞油漆后向下看外侧管，位于右侧前方，而穿过耳囊的部分位于横向平面（如图所示），背部向上，右侧侧向。

**图2。*Lrig3号机组*由于外半规管截断，突变小鼠表现出盘旋行为**
(A类)两个独立的等位基因图*Lrig3型*说明基因陷阱载体在中的插入*LST016型*小鼠（左）和在条件下携带ATG外显子两侧引入LoxP位点*Lrig3号机组^弗洛克斯*等位基因（右）。(B类,C类)E10.5中Lrig3-β-geo融合蛋白的X-gal检测*Lrig3号机组*杂合胚胎(B类)并通过耳泡进行切片(C类)在所示平面内（虚线，B类). β-半乳糖苷酶在体节中胚层、鳃弓和肢芽中活性较高。在发育中的内耳中*Lrig3号机组*通过E10.5（支架）在耳外侧上皮中富集。比例尺：50μm。(天)一张单人床*Lrig3号机组*变种老鼠在其旋转轨迹的三个点上拍照。(E类,F类)*Lrig3号机组*纯合子(F类)与杂合子相比，鼻子变短(E类). (**G–J型**)E14内耳涂漆*Lrig3号机组*+/− (**G、我**)和−/−(**H、 J型**)胚胎。整个内耳的低倍视图(**G、 H（H）**)显示外侧半规管的截断（箭头，**H（H）**). 其他结构的大小和形状看起来正常。前庭装置的高倍镜检查证实侧管（LC）截断，但前（AC）或后（PC）管未截断。侧壶腹（星号）不受影响，侧嵴（插图）中肌球蛋白VIIa阳性毛细胞的数量或分布没有变化。背部向上；后面在左边。

**图3。Lrig3作用于非融合上皮，防止过早和异位融合**
(**A–F**)彩绘的背面视图*Lrig3号机组*+/− (**A–C**)和−/−(**D–F型**)从E12到E12.5每隔6小时收集一次内耳。前部在右侧。在突变体中，早期生长是正常的(天). 然而，融合开始得太早了(E类)发生在比对照胚胎大的区域（星号）(**B、 C类**)，导致E12.5截断(F类). (**G–I型**)的相邻部分*Lrig3号机组*杂合子通过侧眼袋到达指定的水平（虚线，A类)进行β-半乳糖苷酶组织化学分析，以揭示Lrig3-β的地质活性(**G–I型**)或用于就地用探针杂交*编号1*(**G公司**′–I′).Lrig3号机组融合前在侧眼袋内转录(**G公司**). 水平降低(**H（H）**)在新生的融合板（箭头）中*编号1*表达式在此处启动(H′).Lrig3号机组表情进一步减弱(我)作为的转录*Ntn1型*展开(**我（I’）**).

**图4。内耳基底膜早期异位破裂*Lrig3号机组*突变小鼠**
(**A、 F类**)穿过E12内耳的横向塑料截面*Lrig3型*+/− (A类)和−/−室友(F类)，带有放大的盒子区域视图(A类′，F′). 多尔萨尔站起来了；侧方在右边。在对照组中，融合板中的上皮细胞嵌入形成单层细胞(A类′），但在突变体中，该区域扩大（括号，F类′). 比例尺：50μm。(**B、 C、G、H**)IV型胶原的免疫荧光检测(**B、 G公司**)和所有层粘连蛋白(**C、 H（H）**)在E12+/-中(**B、 C类**)和−/−胚胎(**G、 H（H）**)横切面上的。在纯合子中，基底层被层粘连蛋白网络的断裂和胶原IV的异位积聚（箭头，**G、小时**). (**D、 E、I、J**)图中所示区域的电子显微照片C类和**H（H）**杂合子（箭头，**D、 E类**)但没有（星号，我)或严重受损（星号，J型)纯合子中。比例尺：500 nm。

**图5。*Lrig3号机组*和*编号1*参与定义侧眼袋融合和非融合区域的交叉抑制相互作用**
(**A、电子**)现场杂交*编号1*在穿过E12的横截面上*Lrig3号机组*+/− (A类)和−/−(E类)胚胎。在*Lrig3号机组*突变体，*编号1*扩大表达以填充侧眼袋（概述）。(**B、 F类**)*Lrig3号机组*和*编号1*突变小鼠是用两种不同的基因陷阱载体产生的，因此只有*Lrig3号机组^LST016型*小鼠携带胎盘碱性磷酸酶（PLAP）报告子。因此，PLAP组织化学揭示*Lrig3号机组*转录*编号1*^+/+；*Lrig3号机组^+/*⁻(B类)和*编号1*^−/−*; Lrig3号机组*^+/−胚胎(F类)E12.5处。类β-geo，PLAP染色*Lrig3号机组*杂合子(B类)E12.5处的熔合板上没有（箭头）。相反，*Lrig3号机组*转录在年龄匹配的融合板中持续*编号1*纯合子(F类). 请注意，这些胚胎比那些A类,C类,E类、和**G公司**. (**C、 G公司**)E12的β-半乳糖苷酶组织化学*Lrig3号机组*+/负极(C类)和*Lrig3号机组*−/− (**G公司**)室友。如前所示（图3），融合板细胞（箭头，C类)与周围上皮相比。然而，在*Lrig3号机组*突变体(**G公司**)报告活性在整个小袋中以高水平存在。(**D、 H（H）**)E12的β-半乳糖苷酶组织化学*编号1*+/− (天)和−/−(**H（H）**)室友。Ntn1-βgeo在杂合子的融合板（箭头）中活性(天)，与一致就地杂交结果（见图3）。然而，在侧眼袋中未检测到任何活动*编号1*纯合子(**H（H）**). Ntn1-β在背袋中的地理表达没有变化（星号）。比例尺：50μm。

图6。这个*Lrig3号机组*通过移除一个*编号1*
(**A–F**)涂满E14内耳的超杂合子交叉窝友。渠道（箭头）在野生型中是正常的(A类)和超杂合子(B类)胚胎，而侧管在*Lrig3号机组*纯合子(C类). 当的一个野生类型副本*编号1*已从中删除*Lrig3号机组*纯合子(天). 熔合不发生在*编号1*突变体(E类)或*Ntn1；Lrig3号机组*双突变体(F类). (**G公司**)该表总结了来自*编号1*^+/−*; Lrig3型*^+/−交叉路口。获救人口以绿色突出显示。请注意*编号1*表型不受*Lrig3号机组*.

**图7。Lrig3/Ntn1反馈回路的建议模型**
(A类)椎管形态发生期间侧囊的图解视图。之间的交叉抑制相互作用*Lrig3号机组*和*编号1*确定耳上皮融合区（蓝色）和非融合区（红色）之间的边界。当调节回路因失去*Lrig3号机组*，融合扩大，而在*编号1*突变体，不会发生融合。之间的相互作用*Lrig3号机组*和*编号1*确保这两个基因局限于侧眼袋的不同区域。(B类)我们提出以下模型*Lrig3号机组*/*编号1*反馈回路。融合前Lrig3存在于整个管袋，并抑制受体酪氨酸激酶（RTK）信号通路的活性(1). 随后，融合由未知的融合板信号启动，我们假设该信号通过抑制Lrig3通过RTK途径发挥作用(2)，导致转录*编号1*(三).Lrig3号机组最初继续被转录，就像预期的反馈诱导拮抗剂一样。然而，Ntn1水平的增加最终抑制了*Lrig3号机组*通过抑制Lrig3或增强融合板信号的活性来表达。例如，Ntn1蛋白可能通过促进基底膜的分解来增强RTK途径的活性(4).

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