Notch signaling in the pigmented epithelium of the anterior eye segment promotes ciliary body development at the expense of iris formation.

The ciliary body and iris are pigmented epithelial structures in the anterior eye segment that function to maintain correct intra-ocular pressure and regulate exposure of the internal eye structures to light, respectively. The cellular and molecular factors that mediate the development of the ciliary body and iris from the ocular pigmented epithelium remain to be fully elucidated. Here, we have investigated the role of Notch signaling during the development of the anterior pigmented epithelium by using genetic loss- and gain-of-function approaches. Loss of canonical Notch signaling results in normal iris development but absence of the ciliary body. This causes progressive hypotony and over time leads to phthisis bulbi, a condition characterized by shrinkage of the eye and loss of structure/function. Conversely, Notch gain-of-function results in aniridia and profound ciliary body hyperplasia, which causes ocular hypertension and glaucoma-like disease. Collectively, these data indicate that Notch signaling promotes ciliary body development at the expense of iris formation and reveals novel animal models of human ocular pathologies.

Role of Notch signalling in intestinal epithelium

Résumé: Chez les mammifères, les intestins sont les organes ayant le plus haut taux de renouvellement cellulaire dans l'organisme. L'épithélium intestinal se renouvelle complètement en moins d'une semaine. Il se compose de projections (villosités) et d'invaginations (cryptes) qui ont toutes deux des fonctions bien distinctes. Les cellules de l'intestin sont constamment produites à partir de cellules souches, situées dans la crypte, qui se différencient en cellules proliférantes transitoires, puis en cellules caliciformes, de Paneth, entéroendocrine ou en entérocytes. Ces cellules migrent dans leurs lieux spécifiques pour accomplir leur fonction physiologique pour finalement mourir. A cours de mon travail de thèse, j'ai étudié le rôle de la voie de signalisation de Notch dans le renouvellement cellulaire et dans le processus de l'homéostase des cellules de l'intestin marin en utilisant le système Cre-loxP pour induire la délétion des gènes Notch1, Notch2, Jaggedl et RBP-Jk. Bien que l'inactivation de Notch1 avec ou sans Jagged1, ou celle de Notch2, n'aboutissent à aucun phénotype, une déficience pour RBP-Jk, ou pour Notch1 et Notch2 simultanément, conduit au développement d'un impressionnant phénotype. Au niveau de la crypte, une rapide et importante modification des cellules apparaît: les cellules proliférantes sont devenues des cellules caliciformes qui ont perdu la capacité de se renouveler. Ces résultats impliquent la voie Notch en tant que nouvelle clé de voûte dans le maintien des cellules qui s'auto-renouvellent dans l'épithélium intestinal. Un rôle similaire a été proposé pour la voie Wnt, laquelle n'est cependant, pas affectée dans nos souris. C'est pourquoi ces deux voies sont essentielles dans le maintien de la prolifération dans les cryptes intestinales. Ce travail a aussi proposé un mécanisme par lequel la voie Notch contrôlerait l'intégrité du cycle cellulaire dans les cellules de la crypte intestinale, ceci en inhibant la transcription d'un inhibiteur du cycle cellulaire, la protéine p27KIP1. De plus, l'inactivation de RBP-Jk dans les adénomes développés par les souris APCmin induisent la différenciation de cellules tumorales en cellules caliciformes. Comme autre effet, la localisation histologique des cellules de Paneth est également affectée par la délétion de RBP-Jk ou de Notch1/Notch2, suggérant un rôle pour la voie Notch dans le compartiment des cellules de Paneth. Finalement, ce travail démontre que les cellules progénitrices de l'intestin ont besoin d'une convergence fonctionnelle des voie Wnt et Notch. Ces résultats préliminaires peuvent être considérés comme un concept pour l'utilisation d'inhibiteurs de secrétase-γ (inhibiteurs de Notch) à des fins thérapeutiques pour les cancers colorectaux. Summary The mammalian intestine has one of the highest cellular turnover rates in the body. The complete intestinal epithelium is renewed in less than a week. It is divided into spatially distinct compartments in the form of finger-like projections (villi) and flask-shaped invaginations (crypts) that are dedicated to specific functions. Intestinal cells are constantly produced from a stem cell reservoir that gives rise to proliferating transient amplifying cells, which subsequently differentiate and home to their specific compartments before dying after having fulfilled their physiological function. In this thesis project, the physiological role of the Notch signalling cascade in the marine intestine was studied. Inducible tissue specific inactivation of Notch1, Notch2, Jagged1 and RBP-Jk genes was applied to assess their role in the maintenance of intestinal homeostasis and cell fate determination. The analysis unequivocally revealed that Notch1, Notch1 and Jagged1 combined as well as Notch2 are dispensable for intestinal homeostasis and lineage differentiation. However, deficiency of RBP-Jk as well as the simultaneous inactivation of both Notch1 and Notch2 receptors unveiled a striking phenotype. In these mice, a rapid and massive conversion of proliferative crypt cells into post-mitotic goblet cells was observed. These results identify the Notch pathway as a key player for the maintenance of the proliferative crypt compartment. A similar role was implicated for the Wnt cascade, which, however, was not affected in the different tissue specific Notch signalling deficient mice. Thus, the Wnt and Notch signalling pathways are essential for the self-renewal capacity of the intestinal epithelium. Furthermore, our results suggest a molecular mechanism for Notch signalling mediated control of cell cycle regulation within the crypt. The Notch cascade inhibits expression of the cyclin-dependent kinase inhibitor p27KIP1 and thereby maintains proliferation of the intestinal progenitor cells. In addition, the inactivation of RBP-Jk in adenomas developed by APCmin mice resulted in the differentiation of tumour cells into goblet cells. Finally, Notch deficiency affected differentiated Paneth cells, suggesting that Notch may play a role in the Paneth cell compartment. In summary, this work clearly demonstrates that undifferentiated, proliferative cells in intestinal crypts require the concerted activation of the RBP-Jk-mediated Notch signalling and the Wnt cascade. In addition, our preliminary results can be considered as a "proof-of-principle" for the use of γ-secretase inhibitors for therapeutic modalities for colorectal cancer.

Role of Notch signaling in the skin and cornea

Résumé : La voie de signalisation Notch est essentielle pour la différentiation de l'épiderme lors du développement embryonnaire de la peau. Il a été démontré que l'inactivation de Notch1 dans la peau de souris conduit à une hyperplasie de l'épiderme ainsi qu'à la formation subséquente de carcinomes basocellulaires ainsi que de plaques cornéennes. L'inactivation de Notch1 dans la cornée combinée à des lésions mécaniques démontre que les cellules progénitrices de la cornée se différentient en un épithélium hyperplasique et kératinisé comme la peau. Ce changement de destinée cellulaire conduit à une cécité cornéenne et implique des processus non-autonomes aux cellules épithéliales, caractérisés par la sécrétion de FGF-2 par l'épithélium Notch1-/- suivi d'une vascularisation et d'un remaniement du stroma sous-jacent. La déficience en vitamine A est connu comme cause de lésions cornéennes humaines (xérophtalmie sévère). En accord, nous avons trouvé que la signalisation Notch1 était liée au métabolisme de la vitamine A par la régulation de l'expression de CRBP1, nécessaire pour générer un pool de rétinol intracellulaire. La perte de Notch1 dans l'épiderme, l'autre récepteur de la famille présent dans la peau marine, ne conduit pas à un phénotype manifeste. Cependant, l'inactivation dans l'épiderme de Notch1 et Notch2 ensemble, ou de RBP-J, induit une dermatite atopique (DA) sévère chez les souris. De même, les patients souffrants de DA mais pas ceux souffrant de psoriasis ou de lichen plan, ont une réduction marquée de l'expression des récepteurs Notch dans la peau. La perte de Notch dans les keratinocytes conduit à une activation de la voie NF-κB, ce qui ensuite induit la production de TSLP, une cytokine profondément impliquée dans la pathogenèse de la DA. Nous démontrons génétiquement que TSLP est responsable de la DA ainsi que du développent d'un syndrome myéloprolifératif non-autonome aux cellules induit par le G-CSF. Cependant, ces souris avec une inactivation dans l'épiderme de Notch1 et Notch2 et aussi incapables de répondre au TSLP développent des tumeurs invasive sévères caractérisées par une haute activité de signalisation ß-catenin. TSLPR est identifié comme un potentiel suppresseur de tumeur non-autonome aux cellules tumorales; la transplantation de cellules hématopoïétiques TSLPR-/- dans des souris déficientes pour Notch est suffisant pour causer des tumeurs. Summary : The Notch pathway is essential for proper epidermal differentiation during embryonic skin development. It has previously been demonstrated that Notch1 inactivation in marine skin results in epidermal hyperplasia and subsequent formation of basal cell carcinoma-like (BCC-like) tumors as well as corneal plaques. Inducible ablation of Notch1 in the cornea combined with mechanical wounding show that Notch1 deficient corneal progenitor cells differentiate into a hyperplasic, keratinized, skin-like epithelium. This cell fate switch leads to corneal blindness and involves cell non-autonomous processes, characterized by secretion of FGF-2 through Notch1-/- epithelium followed by vascularisation and remodelling of the underlying stroma. Vitamin A deficiency is known to induce a similar corneal defect in humans (severe xerophthalmia). Accordingly, we found that Notch1 signaling is linked to vitamin A metabolism by regulating the expression of CRBP1, required to generate a pool of intracellular retinol. Epidermal loss of Notch2, the other Notch receptor present in marine skin, doesn't lead to any overt phenotypes. However, postnatal epidermis-specific inactivation of both Notch1 and Notch2, or of RBP-J, induces the development of a severe form of atopic dermatitis (AD) in mice. Likewise, patients suffering from AD, but not psoriasis or lichen planas, have a marked reduction of Notch receptor expression in the skin. Loss of Notch in keratinocytes leads to an activation of NF-κB signaling which in turn induces the production of Thymic stromal lymphopoietin (TSLP), a cytokine deeply implicated in the pathogenesis of AD. We genetically demonstrate that TSLP is responsible for AD as well as the development of a cell non-autonomous G-CSF induced myeloproliferative disorder (MPD) in mice. However, these mice with conditional epidermal inactivation of Notch1 and Notch2 as well as incapable to respond to TSLP develop severe invasive tumors characterized by high ß-catenin signaling activity. TSLPR is identified as a potential cell non-autonomous tumor suppressor; transplantation of TSLPR-/- hematopoietic cells into epidermal Notch deficient mice is sufficient to cause tumors.

Notch tumor suppressor function

Cancer development results from deregulated control of stem cell populations and alterations in their surrounding environment. Notch signaling is an important form of direct cell-cell communication involved in cell fate determination, stem cell potential and lineage commitment. The biological function of this pathway is critically context dependent. Here we review the pro-differentiation role and tumor suppressing function of this pathway, as revealed by loss-of-function in keratinocytes and skin, downstream of p53 and in cross-connection with other determinants of stem cell potential and/or tumor formation, such as p63 and Rho/CDC42 effectors. The possibility that Notch signaling elicits a duality of signals, involved in growth/differentiation control and cell survival will be discussed, in the context of novel approaches for cancer therapy

Notch signaling in the integrated control of keratinocyte growth/differentiation and tumor suppression.

Oncogenesis is closely linked to abnormalities in cell differentiation. Notch signaling provides an important form of intercellular communication involved in cell fate determination, stem cell potential and differentiation. Here we review the role of this pathway in the integrated growth/differentiation control of the keratinocyte cell type, and the maintenance of normal skin homeostasis. In parallel with the pro-differentiation function of Notch1 in keratinocytes, we discuss recent evidence pointing to a tumor suppressor function of this gene in both mouse skin and human cervical carcinogenesis. The possibility that Notch signaling elicits signals with a duality of growth positive and negative function will be discussed.

Die loutrophóros im Hochzeits-und Begräbnisritual des 5. Jahrhunderts v. Chr. in Athen

ZUSAMMENFASSUNG Gegenstand dieser Arbeit sind rund hundert rotfigurige Darstellungen von den beiden als Lutrophoren bezeichneten Tongefässen, der dreihenkligen Lutrophoros-Hydria (LH) und der zweihenkligen Lutrophoros-Amphora (LA). Die Untersuchung geht von der Prämisse aus, dass Darstellungen der Lutrophoros einen gewissen Variantenreichtum des Brauchtums widerspiegeln können, sonst aber verbindlichen, in sich schlüssigen Vorstellungen entsprechen, die sich die Gemeinschaft von diesem Ritualobjekt macht. In Anlehnung an die herrschende Meinung wird zudem vorausgesetzt, dass LA und LH ausschliesslich im nuptialen und funeralen Bereich vorkommen, doch ist bisher in der archäologischen Forschung ihre Rolle im einzelnen ungeldärt. Anhand von literarischen Quellen und ikonographischem Material wird untersucht, inwiefern sich LA und LH in ihrer Verwendung und Bedeutung in bezug auf Hochzeit und Begräbnis unterscheiden und inwieweit der Begrifif loutrophóros auf sie zutrifft. KAPITEL I Nach frühen Quellentexten muss die Bezeichnung loutrophóros im Hochzeitsritual für eine Person und beim Begräbnis eines ehelos verstorbenen Mannes für ein Objekt verwendet worden sein. In späteren Zeugnissen wird ergänzend die Lutrophoros für die Hochzeit als hydria-ähnliches Gefäss bezeichnet, ebenso die Lutrophoros auf dem Grab; für letztere wird zusätzlich eine Kinderfigur mit Wassergefäss vorgeschlagen, was archäologisch bislang nicht bezeugt ist. Die Aussagen der Texte zum Begriff loutrophóros stimmen trotz verschiedener Widersprüche im Gesamten darin überein, dass die Aufstellung der Lutrophoros auf dem Grab von ehelos Verstorbenen eine Entsprechung zum Ritual für Hochzeitsleute darstellt; die rituelle Verwendung der Lutrophoros auf dem Grab muss also eine nuptiale Bedeutung haben. Die Untersuchung des Begriffs loutrá (,,Hoch- zeitsba") im nuptialen Bereich zeigt, dass die Lutrophoros in engem Zusammenhang mit der Quellnymphe Kallirrhoë, der Braut - nýmphè genannt - und dem Heiligtum der Nymphe, dem Hauptfundort der Lutrophoren, gesehen werden muss; allerdings bleibt die spezifische Bedeutung der loutrá ungewiss. Am ehesten werden sie dem Gedeihen der neu entstandenen Verbindung gedient haben, die sich in Anlehnung an Hesiods Werke und Tage als Neugründung eines oíkos oder als Weiteiterführung des väterlichen oíkos durch den Bräutigam umschreiben lässt. Für die bislang immer wieder vorgeschlagenen Deutungen der loutrá als Ritual für Fruchtbarkeit oder zur Reinigung gibt es frühestens ab dem 4. ]h. v. Chr. Hinweise. Die Untersuchung des Begriffs loutrá für die Waschung vor der Bestattung und ein Vergleich zwischen verschiedenen Bezeichnungen für Grab- spenden (choaí, loibaí, loutrá) und der aufgestellten Lutrophoros auf dem Grab führen entgegen bisheriger Auffassungen zum Schluss, dass die Lutrophoros auf dem Grab als Entsprechung zum Hochzeitsritual gesehen wurde und dass diesem Brauch die für Athen bekannte Vorstellung zugrunde liegt, die Verstorbenen zufrieden zu stellen. Die aufgestellte Lutrophoros könnte zum Ausdruck bringen, dass die Hinterbliebenen das der verstorbenen Person zustehende Recht auf Verehelichung gebilligt hätten. Kapitel II Beim ikonographischen Material, das sich hauptsächlich aus Vasenbildern zusammensetzt, stehen die dargestellten Gefässvarianten LA und LH im Zentrum. Nach dem ikonographischen Modell von C. Bérard fassen wir die dargestellten LA und LH im linguistischen Sinn als ikonische Zeichen auf, die nicht weiter zerlegbar sind; LA und LH stellen je eine ,,unité formelle minimale " dar. Die zentrale Frage lautet, ob Bedeutung und Verwendung der beiden ,,unités formelles minimales" LH und LA - trotz ihrer unterschiedlichen Form -in bezug auf die Funktion der loutrophóros bei der Hochzeit und beim Begräbnis ehelos Verstorbener übereinstimmen oder ob die unterschiedliche Form von LA und LH zum Ausdruck bringen soll, dass sie eben gerade nicht die gleiche Funktion haben. Beide Auffassungen sind in der bisherigen Forschung stark vertreten: R Wolters und seine Anhänger gehen davon aus, dass LA und LH gleichwertig sind; G. Kokula und mit ihr andere nehmen eine unterschiedliche, geschlechtsspezifische Verwendung an. In einer ersten formalen Analyse werden Darstellungen von LA und LH auf Lutrophoren, Lebetes gamikoi und Hydrien untersucht. Folgende Skizze zeigt die bekannten Kombinationen von dargestellten Lutrophoren: Aus der formalen Analyse lassen sich vier Schlüsse ziehen: - (ia.b) In der Regel entsprechen sich Bildträger und Bildelement; dieser Kombination muss eine Absicht zugrunde liegen, sie kann nicht willkürlich sein. - (2) Zwei LA mit Darstellungen einer LH (49 Abb. 4oa.b; 50 Abb. 4ia.b) sprechen dafür, dass im Verwendungsbereich der LA auch die LH vorkommen kann; im Gegensatz dazu fehlen aber Darstellungen einer LA auf einer LH, was vermuten lässt, dass im Verwendungsbereich der LH keine LA gebraucht wurden. - (3a.b) Zwei Darstellungen zeigen jede Variante für sich in zwei Exemplaren in der Funktion als Wasserbehälter: zwei LH (I7 Abb. 61b.c; 6za. b); zwei LA (12 Abb. 46. 47a.b); im Gegensatz dazu kommen aber beide Varianten gemeinsam in der Funktion als Wasserbehälter nicht vor, vermutlich hat sich der Anwendungsbereich der beiden Varianten unterschieden. (4a.b) Zwei Darstellungen, die beide Varianten gemeinsam zeigen, einmal im Miniaturformat (50 Abb. 41a.b), das andere Mai in monumentaler Grösse (I Abb. 1) - also nicht als Wasserbehälter -, lassen den Schluss zu, dass beide Varianten ein gemeinsames Merkmal haben müssen. Allein die formale Analyse zeigt, dass die von P Wolters angenommene Gleichwertigkeit nicht zutreffen kann. Es muss eine unterschiedliche Verwendung gegeben haben, wie bereits G. Kokula vermutet. In einer zweiten Analyse werden die Darstellungen nach der von P Bruneau vorgeschlagenen Methode in fünf Gruppen mit gleichem Schema aufgelisret. Hier wird die dargestellte LA oder LH im Vergleich zur Gesamtdarstellung ausgewertet, ohne die inhaltliche Klassifizierung vorauszusetzen. In einer Gruppe gesondert werden alle Lutrophorendarstellungen untersucht, die thematisch eindeutig zum funeralen Bereich gehören. Die aus der ersten Analyse gewonnene Annahme, dass sich LA und LH in der Verwendung unterscheiden, wird durch die zweite Analyse bestätigt und präzisiert. Für die LA kann keine eindeutige hochzeitliche Verwendung nachgewiesen werden; die LH ist das eigentliche Hochzeitsgefäss. Darüber hinaus zeigt die Untersuchung, dass alle Darstellungen einer LH oder LA inhaltlich dem nuptialen oder funeralen Kontext zugeordnet werden können; gemäss den Darstellungen wurden LA und LH nur bei Hochzeit oder Begräbnis verwendet. Nach dem hier vorgestellten Modell machen LA und LH als ikonische Zeichen eine doppelte Aussage. Sie verweisen einerseits auf den Inhalt, das hochzeitliche Wasser, und darin sind sie bedeutungsgleich. Andererseits beziehen sie sich auf die Adressaten: die LA kommt für Hochzeitsleute nicht in Frage, ihre Verwendung ist auf ehelos Verstorbene beschränkt. Die LH, das Ritualobjekt der Hochzeitsleute, kann vereinzelt auch für Verstorbene gebraucht werden. Diese zunächst irritierende Beobachtung stimmt mit den Texten gut überein, aus denen hervorgeht, dass im Ritual für ehelos Verstorbene eine Entsprechung zum Hochzeitsritual liegt; seine Bedeutung muss daher ebenfalls nuptial sein. Die Kombination von hochzeitlichen und funeralen Elementen ist daher nach dem hier vorgeschlagenen Modell im Funeralbereich - und zwar nur dort - möglich. Ebenfalls in Übereinstimmung mit den Texten lassen sich die beiden Darstellungen erklären, die LA und LH gemeinsam im Miniaturformat oder in monumentaler Grösse zeigen. Da nämlich die Mitgabe der Lutrophoros für ehelos Verstorbene auf die hochzeitlichen loutrá verweist, haben beide Gefässvarianten trotz der unterschiedlichen Verwendung eine gleichwertige Bedeutung, und daraus erklärt sich die gemeinsame Darstellung beider Varianten in einem Format, das die rituelle Verwendung ausschliesst. Durch die zweíte Analyse wird die Auffassung der geschlechtsspezifischen Verwendung von G. Kokula entkräftet. LA und LH unterscheiden sich zwar in der Verwendung, diese ist jedoch entgegen bisheriger Annahmen nicht symmetrisch. KAPITEL III Der Vergleich zwischen literarischer und ikonographischer Überlieferung zeigt einerseits das bekannte Problem, dass beide Bildelemente LA und LH nicht zweifelsfrei dem Begriff loutrophóros zugewiesen werden können. Andererseits aber stimmen Bilder und Texte in bezug auf die rituelle Funktion der loutrophóros bei Hochzeit und Begräbnis in einem hohen Mass überein, so dass widersprüchliche Aussagen nicht mehr so stark ins Gewicht fallen wie bislang. Die von einigen Lexikographen - entgegen der íkonographisch dokumentierten LA - vorgeschlagene Kinderstatue als loutrophóros auf dem Grab ehelos Verstorbener beruht vermutlich auf der Auffassung, dass sich das Erscheinungsbild der loutrophóros als Person beziehungsweise Gestalt im Hochzeíts- und Begräbnisritual entspreche. Bei dieser erst in späterer Zeit auftretenden Meinung wird deutlich, dass der ursprünglich adjektivischen Verwendung von loutrophóros, gemäss welcher bei Hochzeit und Begräbnis völlig verschiedene Wasserträger möglich sind, nicht mehr Rechnung getragen wird. KAPITEL IV Die aus den literarischen Quellen und der ikonographischen Überlieferung gezogenen Schlussfolgerungen können auch gegenüber weiteren archäologischen Gesichtspunkten, wie Gefässentwieklung und Fundorte, aufrecht erhalten bleiben. Damit würde das hier vertretene Modell unserer Forderung Rechnung tragen, dass die mit einem Ritualobjekt (hier LH und LA) verbundenen Vorstellungen kohärent sein müssen, aber eine gewisse Bandbreite von rituellen Ausführungsmodalitäten zulassen.

Stringent V beta requirement for the development of NK1.1+ T cell receptor-alpha/beta+ cells in mouse liver.

The liver of C57BL/6 mice contains a major subset of CD4+8- and CD4-8- T cell receptor (TCR)-alpha/beta+ cells expressing the polymorphic natural killer NK1.1 surface marker. Liver NK1.1+TCR-alpha/beta+ (NK1+ T) cells require interaction with beta2-microglobulin-associated, major histocompatibility complex I-like molecules on hematopoietic cells for their development and have a TCR repertoire that is highly skewed to Vbeta8.2, Vbeta7, and Vbeta2. We show here that congenic C57BL/6.Vbeta(a) mice, which lack Vbeta8- expressing T cells owing to a genomic deletion at the Vbeta locus, maintain normal levels of liver NK1+ T cells owing to a dramatic increase in the proportion of cells expressing Vbeta7 and Vbeta2 (but not other Vbetas). Moreover, in C57BL/6 congenic TCR-V Vbeta3 and -Vbeta8.1 transgenic mice (which in theory should not express other Vbeta, owing to allelic exclusion at the TCR-beta locus), endogenous TCR-Vbeta8.2, Vbeta7, and Vbeta2 (but not other Vbetas) are frequently expressed on liver NK1+T cells but absent on lymph node T cells. Finally, when endogenous V beta expression is prevented in TCR-Vbeta3 and Vbeta8.1 transgenic mice (by introduction of a null allele at the C beta locus), the development of liver NK1+T cells is totally abrogated. Collectively, our data indicate that liver NK1+T cells have a stringent requirement for expression of TCR-Vbeta8.2, Vbeta7, or Vbeta2 for their development.

The Ca(V)3.3 calcium channel is the major sleep spindle pacemaker in thalamus.

Low-threshold (T-type) Ca(2+) channels encoded by the Ca(V)3 genes endow neurons with oscillatory properties that underlie slow waves characteristic of the non-rapid eye movement (NREM) sleep EEG. Three Ca(V)3 channel subtypes are expressed in the thalamocortical (TC) system, but their respective roles for the sleep EEG are unclear. Ca(V)3.3 protein is expressed abundantly in the nucleus reticularis thalami (nRt), an essential oscillatory burst generator. We report the characterization of a transgenic Ca(V)3.3(-/-) mouse line and demonstrate that Ca(V)3.3 channels are indispensable for nRt function and for sleep spindles, a hallmark of natural sleep. The absence of Ca(V)3.3 channels prevented oscillatory bursting in the low-frequency (4-10 Hz) range in nRt cells but spared tonic discharge. In contrast, adjacent TC neurons expressing Ca(V)3.1 channels retained low-threshold bursts. Nevertheless, the generation of synchronized thalamic network oscillations underlying sleep-spindle waves was weakened markedly because of the reduced inhibition of TC neurons via nRt cells. T currents in Ca(V)3.3(-/-) mice were <30% compared with those in WT mice, and the remaining current, carried by Ca(V)3.2 channels, generated dendritic [Ca(2+)](i) signals insufficient to provoke oscillatory bursting that arises from interplay with Ca(2+)-dependent small conductance-type 2 K(+) channels. Finally, naturally sleeping Ca(V)3.3(-/-) mice showed a selective reduction in the power density of the σ frequency band (10-12 Hz) at transitions from NREM to REM sleep, with other EEG waves remaining unaltered. Together, these data identify a central role for Ca(V)3.3 channels in the rhythmogenic properties of the sleep-spindle generator and provide a molecular target to elucidate the roles of sleep spindles for brain function and development.

DL4-mediated Notch signaling is required for the development of fetal αβ and γδ T cells.

T-cell development depends upon interactions between thymocytes and thymic epithelial cells (TECs). The engagement of delta-like 4 (DL4) on TECs by Notch1 expressed by blood-borne BM-derived precursors is essential for T-cell commitment in the adult thymus. In contrast to the adult, the earliest T-cell progenitors in the embryo originate in the fetal liver and migrate to the nonvascularized fetal thymus via chemokine signals. Within the fetal thymus, some T-cell precursors undergo programmed TCRγ and TCRδ rearrangement and selection, giving rise to unique γδ T cells. Despite these fundamental differences between fetal and adult T-cell lymphopoiesis, we show here that DL4-mediated Notch signaling is essential for the development of both αβ and γδ T-cell lineages in the embryo. Deletion of the DL4 gene in fetal TECs results in an early block in αβ T-cell development and a dramatic reduction of all γδ T-cell subsets in the fetal thymus. In contrast to the adult, no dramatic deviation of T-cell precursors to alternative fates was observed in the fetal thymus in the absence of Notch signaling. Taken together, our data reveal a common requirement for DL4-mediated Notch signaling in fetal and adult thymopoiesis.

Identification of key amino acids of the mouse mammary tumor virus superantigen involved in the specific interaction with T-cell receptor V(beta) domains.

Mouse mammary tumor virus (MMTV) is a retrovirus encoding a superantigen that is recognized in association with major histocompatibility complex class II by the variable region of the beta chain (V(beta)) of the T-cell receptor. The C-terminal 30 to 40 amino acids of the superantigen of different MMTVs display high sequence variability that correlates with the recognition of particular T-cell receptor V(beta) chains. Interestingly, MMTV(SIM) and mtv-8 superantigens are highly homologous but have nonoverlapping T-cell receptor V(beta) specificities. To determine the importance of these few differences for specific V(beta) interaction, we studied superantigen responses in mice to chimeric and mutant MMTV(SIM) and mtv-8 superantigens expressed by recombinant vaccinia viruses. We show that only a few changes (two to six residues) within the C terminus are necessary to modify superantigen recognition by specific V(beta)s. Thus, the introduction of the MMTV(SIM) residues 314-315 into the mtv-8 superantigen greatly decreased its V(beta)12 reactivity without gain of MMTV(SIM)-specific function. The introduction of MMTV(SIM)-specific residues 289 to 295, however, induced a recognition pattern that was a mixture of MMTV(SIM)- and mtv-8-specific V(beta) reactivities: both weak MMTV(SIM)-specific V(beta)4 and full mtv-8-specific V(beta)11 recognition were observed while V(beta)12 interaction was lost. The combination of the two MMTV(SIM)-specific regions in the mtv-8 superantigen established normal MMTV(SIM)-specific V(beta)4 reactivity and completely abolished mtv-8-specific V(beta)5, -11, and -12 interactions. These new functional superantigens with mixed V(beta) recognition patterns allowed us to precisely delineate sites relevant for molecular interactions between the SIM or mtv-8 superantigen and the T-cell receptor V(beta) domain within the 30 C-terminal residues of the viral superantigen.