The role of vent genes family in early development and brain development

Abstract

6 III ABSTRACT (ENGLISH) In chordates, the central nervous system (CNS) is derived from the dorsal part of gastrula. Induced dorsal part of the embryo - the neural plate - gives rise to the neural tube or primordial brain. The developing dorsal part of the embryo is shaped by BMP/Smad signaling from the ventral part. Using the basal chordate amphioxus, we show here the conserved evolutionary role BMP/Smad signaling in axial cell fate determination. Pharmalogical inhibition of BMP/Smad signaling induces dorsalization of Branchiostoma floridae (amphioxus) and Oryzias latipes (medaka) embryos and expansion of neural plate markers. We provide evidence for the presence of the positive regulatory loop within the BMP/Smad signaling network of amphioxus. Thus, our data suggest that early emergence of a positive feedback loop within the BMP/Smad signaling network may represent a crucial molecular event in the evolutionary history of the chordate cell fate determination. The dorso-ventral body axis formation is mediated by genes of the vent family, which are the direct targets of BMP/Smad signaling. The function of vent gene family in early development is relatively well known, however, its role in developing CNS is not yet clear. Therefore, we decided to manipulate vox transcription factor, a vent family member....

7 IV ABSTRAKT (CZECH) Centrální nervová soustava (CNS) je u všech strunatců odvozena z hřbetní strany vyvíjejícího se embrya. Postupným vlivem signalizace vzniká z hřbetní strany neurální ploténka, ze které se následně vyvine budoucí mozek spolu s neurální trubicí. Budoucí CNS je formována účinkem BMP/Smad signalizační dráhy z břišní části embrya směrem k hřbetní. Konzervovanou roli této BMP/Smad signalizační dráhy v průběhu evoluce zde ukazujeme potvrzením jejího vlivu při stanovení buněčného osudu v rámci tělní osy i v případě bazálního strunatce Branchiostoma floridae (kopinatce). U kopinatce vede farmakologická inhibice BMP/Smad signalizační dráhy k rozšíření exprese genů typických pro neurální ploténku a k dorzalizaci embrya, stejně tak jako u ryby Oryzias latipes (medaka). Poskytujeme důkaz přítomnosti pozitivní autoregulace BMP/Smad signalizační dráhy u kopinatce. Zároveň naše data naznačují možnost časného vzniku pozitivní autoregulace BMP/Smad signalizační dráhy jako klíčové události v evoluční historii stanovení buněčného osudu u strunatců. Tvorba dorso-ventrální osy těla je zprostředkovány geny genové rodiny vent, které jsou přímým cílem BMP/Smad signalizace. Ačkoliv je funkce genů genové rodiny vent jako transpčních faktorů v rámci časného embryonálního vývoje poměrně dobře popsána, jejich role...