A new role for trophoblast and the gene Ets2 in embryo gastrulation

Abstract

Η γαστριδίωση, η οποία προηγείται της οργανογένεσης είναι μια από τις πιο σημαντικές διαδικασίες κατά την εμβρυογένεση. Ξεκινά με την δημιουργία της αρχικής λωρίδας (primitive streak, PS) κατά την εμβρυονική μέρα 6.5 προκειμένου να δημιουργηθούν οι τρεις εμβρυονικές στοιβάδες: το μεσόδερμα, το ενδόδερμα και το εξώδερμα. Για την έναρξη της γαστριδίωσης χρειάζονται σήματα τα οποία προέρχονται από τους δύο εξωεμβρυονικούς ιστούς: το σπλαχνικό ενδόδερμα (visceral endoderm) το οποίο αποτελεί πρόγονο ιστό του αμνιακού σάκου και συμβάλλει στη δημιουργία του ενδοδέρματος και το εξτραεμβρυονικό εκτόδερμα (ΕΧΕ) το οποίο είναι ο πρόγονος ιστός του μεγαλύτερου τμήματος του πλακούντα που ονομάζεται τροφοβλάστη. Παρόλο που έχει δειχθεί ότι σήματα τα οποία προέρχονται από το εξτραεμβρυονικό εκτόδερμα χρειάζονται για την έναρξη της γαστριδίωσης, παραμένει άγνωστο κατά πόσο αυτά τα σήματα επηρεάζουν την πορεία της γαστριδίωσης. Ο κύριος στόχος αυτής της διατριβής είναι η χρησιμοποίηση knockout ποντικών για το γονίδιο Εts2, τα ονομαζόμενα Εts2 type-II mutant έμβρυα για τον προσδιορισμό νέων επιδράσεων του ΕΧΕ στις διαδικασίες τις γαστριδίωσης μετά την έναρξη της. Τα αποτελέσματα μας έχουν δείξει για πρώτη φορά ότι ότι τα σήματα που προέρχονται από το ΕΧΕ χρειάζονται για την συνέχιση της γαστριδίωσης στα έμβρυα αφού επηρεάζει: την επιμύκηνση του PS, την ολοκλήρωση της μετατροπής των PS επιθηλιακών κυττάρων σε μεσεγχυματικά (EMT), καθώς και την ανάπτυξη παραγώγων του PS όπως για παράδειγμα του node. Παρουσιάζονται αποδείξεις και προτείνουμε ένα μοντέλο το οποίο παρέχει μια γενετική εξήγηση για το πώς η έκφραση του Ets2 στο EXE, ρυθμίζει αυτά τα γεγονότα.

Gastrulation, a prerequisite for organogenesis, is one of the most fundamental aspects of embryogenesis. During gastrulation the initially amorphous one-layered and unpatterned epiblast transforms into a fully patterned three-layered entity that allows correct organogenesis to take place. Gastrulation begins with the formation of the Primitive Streak (PS), at the posterior side of the epiblast, which in mice starts 6.5 days after fertilization (E6.5). Mammalian gastrulation requires signals from two extraembryonic tissues: the visceral endoderm (which is the progenitor of yolk-sac endoderm and also contributes to the formation of the definitive endoderm) and the extraembryonic ectoderm (EXE) trophoblast (progenitor of placental trophoblast). Although EXE trophoblast signals the embryo for PS initiation, it is unknown whether it also signals for the progression of gastrulation after PS initiation. The main focus of this project was to use homozygous gene knockout mice for the transcription factor Ets2 (the Ets2 type-II mutants) as an in vivo model for discovering, new fundamental gastrulation events after gastrulation initiation that require EXE trophoblast signaling. We show for the first time that trophoblast signalling is required in vivo for fundamental events during gastrulation such as: PS elongation, completion of intraembryonic mesoderm epithelial–mesenchymal transition (EMT) and the development of anterior primitive streak derivatives such as the node. We present evidence and propose a model that provides a genetic explanation as to how Ets2-dependent EXE trophoblast signaling mediates these events within the epiblast.