Identification of quantitative trait loci for rice grain element composition on an arsenic impacted soil:Influence of flowering time on genetic loci

<p>Elements in grain crops such as iron, zinc and selenium are essential in the human diet, whereas elements such as arsenic are potentially toxic to humans. This study aims to identify quantitative trait loci (QTLs) for trace elements in rice grain. A field experiment was conducted in an arsenic enriched field site in Qiyang, China using the Bala x Azucena mapping population grown under standard field conditions. Grains were subjected to elemental analysis by inductively coupled plasma mass spectroscopy. QTLs were detected for the elemental composition within the rice grains, including for iron and selenium, which have previously been detected in this population grown at another location, indicating the stability of these QTLs. A correlation was observed between flowering time and a number of the element concentrations in grains, which was also revealed as co-localisation between flowering time QTLs and grain element QTLs. Unravelling the environmental conditions that influence the grain ionome appears to be complex, but from the results in this study one of the major factors which controls the accumulation of elements within the grain is flowering time.</p>

Faith lost and regained : the evolution of Anne Rice's critique of christianity in The Vampire Chronicles

Ce mémoire réunit trois romans de la série Les Chroniques de vampires de la populaire écrivaine américaine Anne Rice (The Vampire Lestat, Memnoch the Devil et Blood Canticle) afin d'étudier l'évolution de sa critique de la religion à travers l'écriture. Une analyse précise et complète de Lestat de Lioncourt, le personnage principal de la série, est faite afin de mieux comprendre l'impact de la transformation spirituelle du protagoniste sur l'ensemble de l'oeuvre de Rice. Dans The Vampire Lestat, le rejet de toute forme de croyances religieuses de la part de Lestat ainsi que la déconstruction et l'érotisation de rituels religieux traditionnels reflètent l'influence de l'athéisme. Memnoch the Devil représente la transition entre le refus de croire de Lestat et son retour subséquent à la religion catholique. Finalement, Blood Canticle symbolise le retour vers la foi du protagoniste et de l'auteur, en plus de marquer la fin des Chroniques de vampires de Rice. L'analyse s'inspire d'éléments biographiques afin de démontrer l'importance de la religion dans les récits de Rice, sans toutefois considérer ses romans comme des autobiographies.

Mutational activation of niche-specific genes provides insight into regulatory networks and bacterial function in a complex environment

The genome of the plant-colonizing bacterium Pseudomonas fluorescens SBW25 harbors a subset of genes that are expressed specifically on plant surfaces. The function of these genes is central to the ecological success of SBW25, but their study poses significant challenges because no phenotype is discernable in vitro. Here, we describe a genetic strategy with general utility that combines suppressor analysis with IVET (SPyVET) and provides a means of identifying regulators of niche-specific genes. Central to this strategy are strains carrying operon fusions between plant environment-induced loci (EIL) and promoterless 'dapB. These strains are prototrophic in the plant environment but auxotrophic on laboratory minimal medium. Regulatory elements were identified by transposon mutagenesis and selection for prototrophs on minimal medium. Approximately 106 mutants were screened for each of 27 strains carrying 'dapB fusions to plant EIL and the insertion point for the transposon determined in approximately 2,000 putative regulator mutants. Regulators were functionally characterized and used to provide insight into EIL phenotypes. For one strain carrying a fusion to the cellulose-encoding wss operon, five different regulators were identified including a diguanylate cyclase, the flagella activator, FleQ, and alginate activator, AmrZ (AlgZ). Further rounds of suppressor analysis, possible by virtue of the SPyVET strategy, revealed an additional two regulators including the activator AlgR, and allowed the regulatory connections to be determined.

Balancing immunity and tolerance: genetic footprint of natural selection in the transcriptional regulatory region of HLA-G

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The SUCEST-FUN regulatory network database: Designing an energy grass

Modern sugarcane cultivars are complex hybrids resulting from crosses among several Saccharum species. Traditional breeding methods have been employed extensively in different countries over the past decades to develop varieties with increased sucrose yield and resistance to pests and diseases. Conventional variety improvement, however, may be limited by the narrow pool of suitable genes. Thus, molecular genetics is seen as a promising tool to assist in the process of developing improved varieties. The SUCEST-FUN Project (http://sucest-fun.org) aims to associate function with sugarcane genes using a variety of tools, in particular those that enable the study of the sugarcane transcriptome. An extensive analysis has been conducted to characterise, phenotypically, sugarcane genotypes with regard to their sucrose content, biomass and drought responses. Through the analysis of different cultivars, genes associated with sucrose content, yield, lignin and drought have been identified. Currently, tools are being developed to determine signalling and regulatory networks in grasses, and to sequence the sugarcane genome, as well as to identify sugarcane promoters. This is being implemented through the SUCEST-FUN (http://sucest-fun.org) and GRASSIUS databases (http://grassius.org), the cloning of sugarcane promoters, the identification of cis-regulatory elements (CRE) using Chromatin Immunoprecipitation-sequencing (ChIP-Seq) and the generation of a comprehensive Signal Transduction and Transcription gene catalogue (SUCAST Catalogue).

Identifizierung und Charakterisierung cis regulatorischer Elemente des humanen Gens für Keratin 20 in vitro und im transgenen Mausmodell

ZusammenfassungKeratin 20 (K20) ist ein Intermediärfilament, das als Strukturelement in den Epithelien des Intestinaltrakts und den Merkelzellen der Haut exprimiert wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene K20 Expressionsvektoren generiert, mit denen regulatorische Elemente des humanen Gens für K20 charakterisiert wurden. Analysiert wurde der Bereich von –4,8 kb bzw. –21,5 kb bis 12,9 kb vom Transkriptionsstart. Die Vektoren, welche die Sequenz von –21,5 kb bis 12,9 kb umfassten, konnten die Expression des EGFP Reportergens in HT-29 Zellen signifikant steigern. Zwei Enhancer-Elemente zwischen –21,5 und –18,4 kb bzw. –18,4 und –14,9 kb verstärkten die Expression der Reporterkonstrukte in vitro signifikant. Die Analyse der Vektoren in transgenen Mäusen zeigte, dass diese das Transgen gewebespezifisch exprimieren. Mit dem Bereich von –4,8 kb bis 12,9 kb ließ sich transgenspezifische mRNA Expression in intestinalen Geweben mittels RT-PCR nachweisen. Die Verwendung der Sequenz von –21,5 kb bis 21,8 kb steigerte die Expression in vivo nicht weiter.Für die gewebespezifische Expression des K20 Vektors reicht die 4,8 kb 5´upstream Sequenz aus, der Bereich bis –21,5 kb verstärkt die Expression in vitro, allerdings fehlen für die starke gewebespezifische Expression von Transgenen in vivo noch weitere Kontrollelemente.

Ansatz zur Etablierung von konditional/reversiblen knock-out Mäusen für das zellspezifische T-Zell Onkogen SCL

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein innovatives System zur Herstellung einer konditional/reversiblen SCL-knock-out Maus zu etablieren. Es wurde deshalb ein neuer knock-in/knock-out Ansatz mit Hilfe des Tet-Systems gewählt. Im Rahmen dieser Arbeit war es möglich für die Generierung der konditionalen SCL-knock-out Maus essentielle Effektor- und Respondermauslinien zu etablieren und zu charakterisieren. Durch knock-in der rtTA-cDNA in den SCL-Lokus wurde eine Effektormauslinie hergestellt, welche in allen untersuchten hämatopoietischen Geweben rtTA exprimierte.Die zur Generierung der SCL-knock-out Maus notwendigen transgenen Responderlinien wurden ebenfalls generiert. Diese Linien wurden in einem Funktionsassay auf ihre Regulierbarkeit rekombinanter SCL-Expression untersucht. Dabei wurde eine Linie identifiziert, welche stringent/exogen regulierbar war.Effektor- und Responderlinie konnten etabliert und durch adäquate Kreuzung eine heterozygote Effektor/Responderlinie generiert werden. Die Rückkreuzung dieser Linie bei gleichzeitiger Gabe von DOX sollte in der konditionalen/reversiblen SCL-knock-out Maus resultieren. Bei Ende dieser Arbeit wurde allerdings in keinem Fall ein Rescue des letalen SCL Nullhintergrunds durch die rtTA-vermittelte rekombinante SCL-Expression beobachtet. Die in dieser Arbeit bereits hergestellten und verbesserten neuen Effektorkonstrukte sowie das Zurückgreifen auf alle vorhandenen SCL-Respondermäuse können in Zukunft zur erfolgreichen Etablierung eines exogen regulierbaren konditional/reversiblen SCL knock-out führen.

Genomische Struktur und Promotorcharakterisierung des humanen ADAM10-Gens

Das ADAM10-Gen kodiert für eine membrangebundene Disintegrin-Metalloproteinase, die das Amyloidvorläuferprotein spaltet. Im Mausmodell konnte bewiesen werden, dass die Überexpression von ADAM10 die Plaquebildung vermindern und das Langzeitgedächtnis verbessert. Aus diesem Grund ist es für einen möglichen Therapieansatz für die Alzheimer’sche Erkrankung erforderlich, die Organisation des humanen ADAM10-Gens und seines Promotors aufzuklären. Beim Vergleich der genomischen Sequenzen von humanem und murinem ADAM10 zeigte sich eine hohe Übereinstimmung. Beide Gene umfassen 160 kbp und bestehen aus 16 Exons. Die ersten 500 bp stromaufwärts vom Translationsstartpunkt zwischen dem Menschen, der Maus und der Ratte sind hoch konserviert. Diese Region beinhaltet spezifische regulatorische Elemente, die die ADAM10-Transkription modulieren. In den ersten 2179 bp stromaufwärts vom humanen ADAM10-Translationsstartpunkt fanden sich einige potentiellen Transkriptionsfaktor-bindungsstellen (Brn-2, SREBP, Oct-1, Creb1/cJun, USF, Maz, MZF-1, NFkB und CDPCR3HD). Es wurde eine charakteristische GC-Box und eine CAAT-Box, aber keine TATA-Box identifiziert. Nach Klonierung dieser 2179 bp großen Region wurde eine starke Promotoraktivität, insbesondere in neuronalen Zelllinien, gefunden. Bei der Analyse von Deletionskonstrukten wurde die Region zwischen -508 und -300 als essentiell für die Transkriptionsaktivierung bestimmt. Die Promotoraktivität wird zudem streng herunterreguliert, wenn in die Region 317 bp stromaufwärts vom Startpunkt der Translation eine Punktmutation eingeführt wird. Diese per Computeranalyse als USF-Bindungsstelle deklarierte Region spielt eine zentrale Rolle bei der ADAM10-Transkription. Im EMSA wurde eine Protein-DNA-Interaktion für diese Region gezeigt. Durch transienten Transfektionen in Schneider Drosophila Insektenzellen konnte nachgewiesen werden, dass die Überexpression von Sp1 und USp3 für die ADAM10-Promotoraktivität entscheidend ist. In EMSA-Studien bestätigte sich eine Protein-DNA-Interaktion für die Region -366 bp stromaufwärts vom Translationsstartpunkt. Die Punktmutation in der CAAT-Box veränderte die die Promotoraktivität nicht. Da weiterhin für diese potentielle Bindungsstelle kein Bindungsfaktor vorausgesagt wurde, scheint die CAAT-Box keine Bedeutung bei der Promotorregulation zu spielen. Schließlich fand sich im EMSA eine Protein-DNA-Interaktion für die Bindungsstelle 203 bp stromaufwärts vom Translationsstartpunkt. Diese in Computeranalysen als RXR-Bindungsstelle identifizierte Region ist ebenfalls von Bedeutung in der Promotorregulation. Auf der Suche nach Substanzen, die die ADAM10-Promotoraktivität beeinflussen, wurde ein negativer Effekt durch die apoptoseauslösende Substanz Camptothecin und ein positiver Effekt durch die zelldifferenzierungsauslösende Substanz all-trans Retinsäure festgestellt. Mit dieser Arbeit wurde die genomische Organisation des ADAM10-Gens zusammen mit dem zugehörigen Promotor aufgeklärt und ein neuer Regulationsmechanismus für die Hochregulation der Expression der alpha-Sekretase ADAM10 gefunden. Im Weiteren sollen nun die genauen Mechanismen bei der Hochregulation der alpha-Sekretase ADAM10 durch Retinsäure untersucht und durch Mikroarray-Analysen an RNA-Proben transgener Mäuse, welche ADAM10 überexpremieren, neue therapeutische Ansätze zur Behandlung der Alzheimer´schen Erkrankung identifiziert werden.

Expressions- und Funktionsanalysen von Neuroglobin und Cytoglobin

Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden Untersuchungen zur Expression und Funktion der respiratorischen Proteine Neuroglobin (Ngb) und Cytoglobin (Cygb) in Vertebraten durchgeführt. Beide Globine wurden erst kürzlich entdeckt, und ihre Funktionen konnten trotz vorliegender Daten zur Struktur und biochemischen Eigenschaften dieser Proteine bisher nicht eindeutig geklärt werden. Im ersten Abschnitt der vorliegenden Arbeit wurde die zelluläre und subzelluläre Lokalisation von Neuroglobin und Cytoglobin in murinen Gewebeschnitten untersucht. Die Expression von Ngb in neuronalen und endokrinen Geweben hängt offensichtlich mit den hohen metabolischen Aktivitäten dieser Organe zusammen. Insbesondere im Gehirn konnten regionale Unterschiede in der Ngb-Expression beobachtet werden. Dabei korrelierte eine besonders starke Neuroglobin-Expression mit Gehirnbereichen, die bekanntermaßen die höchsten Grundaktivitäten aufweisen. In Anbetracht dessen liegt die Funktion des Neuroglobins möglicherweise im basalen O2-Metabolismus dieser Gewebe, wobei Ngb als O2-Lieferant und kurzfristiger O2-Speicher den vergleichsweise hohen Sauerstoffbedarf vor Ort sicherstellen könnte. Weitere Funktionen in der Entgiftung von ROS bzw. RNS oder die kürzlich publizierte mögliche Rolle des Ngb bei der Verhinderung der Mitochondrien-vermittelten Apoptose durch eine Reduktion des freigesetzten Cytochrom c wären darüber hinaus denkbar. Die Cygb-Expression im Gehirn beschränkte sich auf relativ wenige Neurone in verschiedenen Gehirnbereichen und zeigte dort vorwiegend eine Co-Lokalisation mit der neuronalen NO-Synthase. Dieser Befund legt eine Funktion des Cytoglobins im NO-Metabolismus nahe. Quantitative RT-PCR-Experimente zur mRNA-Expression von Ngb und Cygb in alternden Säugern am Bsp. der Hamsterspezies Phodopus sungorus zeigten keine signifikanten Änderungen der mRNA-Mengen beider Globine in alten im Vergleich zu jungen Tieren. Dies widerspricht publizierten Daten, in denen bei der Maus anhand von Western Blot-Analysen eine Abnahme der Neuroglobin-Menge im Alter gezeigt wurde. Möglicherweise handelt es sich hierbei um speziesspezifische Differenzen. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführte vergleichende Sequenzanalyse der humanen und murinen NGB/Ngb-Genregion liefert zum einen Hinweise auf die mögliche Regulation der Ngb-Expression und zum anderen eine wichtige Grundlage für die funktionellen Analysen dieses Gens. Es konnte ein minimaler Promotorbereich definiert werden, der zusammen mit einigen konservierten regulatorischen Elementen als Basis für experimentelle Untersuchungen der Promotoraktivität in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen dienen wird. Bioinformatische Analysen führten zur Identifizierung des sog. „neuron restrictive silencer element“ (NRSE) im Ngb-Promotor, welches vermutlich für die vorwiegend neuronale Expression des Proteins verantwortlich ist. Die kontrovers diskutierte O2-abhängige Regulation der Ngb-Expression konnte hingegen anhand der durchgeführten komparativen Sequenzanalysen nicht bestätigt werden. Es wurden keine zwischen Mensch und Maus konservierten Bindestellen für den Transkriptionsfaktor HIF-1 identifiziert, der die Expression zahlreicher hypoxieregulierter Gene, z.B. Epo und VEGF, vermittelt. Zusammen mit den in vivo-Daten spricht dies eher gegen eine Regulation der Ngb-Expression bei verminderter Verfügbarkeit von Sauerstoff. Die Komplexität der Funktionen von Ngb und Cygb im O2-Stoffwechsel der Vertebraten macht den Einsatz muriner Modellsysteme unerlässlich, die eine sukzessive Aufklärung der Funktionen beider Proteine erlauben. Die vorliegende Arbeit liefert auch dazu einen wichtigen Beitrag. Die hergestellten „gene-targeting“-Vektorkonstrukte liefern in Verbindung mit den etablierten Nachweisverfahren zur Genotypisierung von embryonalen Stammzellen die Grundlage zur erfolgreichen Generierung von Ngb-knock out sowie Ngb- und Cygb-überexprimierenden transgenen Tieren. Diese werden für die endgültige Entschlüsselung funktionell relevanter Fragestellungen von enormer Bedeutung sein.

Altered expression of the PTR/NRT1 homologue OsPTR9 affects nitrogen utilization efficiency, growth and grain yield in rice

The plant PTR/NRT1 (peptide transporter/nitrate transporter 1) gene family comprises di/tripeptide and low-affinity nitrate transporters; some members also recognize other substrates such as carboxylates, phytohormones (auxin and abscisic acid), or defence compounds (glucosinolates). Little is known about the members of this gene family in rice (Oryza sativa L.). Here, we report the influence of altered OsPTR9 expression on nitrogen utilization efficiency, growth, and grain yield. OsPTR9 expression is regulated by exogenous nitrogen and by the day-night cycle. Elevated expression of OsPTR9 in transgenic rice plants resulted in enhanced ammonium uptake, promotion of lateral root formation and increased grain yield. On the other hand, down-regulation of OsPTR9 in a T-DNA insertion line (osptr9) and in OsPTR9-RNAi rice plants had the opposite effect. These results suggest that OsPTR9 might hold potential for improving nitrogen utilization efficiency and grain yield in rice breeding.

Computational identification and functional validation of regulatory motifs in cartilage-expressed genes.

Chondrocyte gene regulation is important for the generation and maintenance of cartilage tissues. Several regulatory factors have been identified that play a role in chondrogenesis, including the positive transacting factors of the SOX family such as SOX9, SOX5, and SOX6, as well as negative transacting factors such as C/EBP and delta EF1. However, a complete understanding of the intricate regulatory network that governs the tissue-specific expression of cartilage genes is not yet available. We have taken a computational approach to identify cis-regulatory, transcription factor (TF) binding motifs in a set of cartilage characteristic genes to better define the transcriptional regulatory networks that regulate chondrogenesis. Our computational methods have identified several TFs, whose binding profiles are available in the TRANSFAC database, as important to chondrogenesis. In addition, a cartilage-specific SOX-binding profile was constructed and used to identify both known, and novel, functional paired SOX-binding motifs in chondrocyte genes. Using DNA pattern-recognition algorithms, we have also identified cis-regulatory elements for unknown TFs. We have validated our computational predictions through mutational analyses in cell transfection experiments. One novel regulatory motif, N1, found at high frequency in the COL2A1 promoter, was found to bind to chondrocyte nuclear proteins. Mutational analyses suggest that this motif binds a repressive factor that regulates basal levels of the COL2A1 promoter.

Transcriptional regulation and functional analysis of the human Wilms' tumor 1 gene

The Wilms' tumor 1 gene (WT1) encodes a zinc-finger transcription factor and is expressed in urogenital, hematopoietic and other tissues. It is expressed in a temporal and spatial manner in both embryonic and adult stages. To obtain a better understanding of the biological function of WT1, we studied two aspects of WT1 regulation: one is the identification of tissue-specific cis-regulatory elements that regulate its expression, the other is the downstream genes which are modulated by WT1.^ My studies indicate that in addition to the promoter, other regulatory elements are required for the tissue specific expression of this gene. A 259-bp hematopoietic specific enhancer in intron 3 of the WT1 gene increased the transcriptional activity of the WT1 promoter by 8- to 10-fold in K562 and HL60 cells. Sequence analysis revealed both GATA and c-Myb motifs in the enhancer fragment. Mutation of the GATA motif decreased the enhancer activity by 60% in K562 cells. Electrophoretic mobility shift assays showed that both GATA-1 and GATA-2 proteins in K562 nuclear extracts bind to this motif. Cotransfection of the enhancer containing reporter construct with a GATA-1 or GATA-2 expression vector showed that both GATA-1 and GATA-2 transactivated this enhancer, increasing the CAT reporter activity 10-15 fold and 5-fold respectively. Similar analysis of the c-Myb motif by cotransfection with the enhancer CAT reporter construct and a c-Myb expression vector showed that c-Myb transactivated the enhancer by 5-fold. A DNase I-hypersensitive site has been identified in the 258 bp enhancer region. These data suggest that GATA-1 and c-Myb are responsible for the activity of this enhancer in hematopoietic cells and may bind to the enhancer in vivo. In the process of searching for cis-regulatory elements in transgenic mice, we have identified a 1.0 kb fragment that is 50 kb downstream from the promoter and is required for the central nervous system expression of WT1.^ In the search for downstream target genes of WT1, we noted that the proto-oncogene N-myc is coexpressed with the tumor suppressor gene WT1 in the developing kidney and is overexpressed in many Wilms' tumors. Sequence analysis revealed eleven consensus WT1 binding sites located in the 1 kb mouse N-myc promoter. We further showed that the N-myc promoter was down-regulated by WT1 in transient transfection assays. Electrophoretic mobility shift assays showed that oligonucleotides containing the WT1 motifs could bind WT1 protein. Furthermore, a Denys-Drash syndrome mutant of WT1, R394W, that has a mutation in the DNA binding domain, failed to repress the N-myc promoter. This suggests that the repression of the N-myc promoter is mediated by DNA binding of WT1. This finding helps to elucidate the relationship of WT1 and N-myc in tumorigenesis and renal development. ^

Transcriptional regulation of the human {\it PAX6\/} gene

PAX6, a member of the paired-type homeobox gene family, is expressed in a partially and temporally restricted pattern in the developing central nervous system, and its mutation is responsible for human aniridia (AN) and mouse small eye (Sey). The objective of this study was to characterize the PAX6 gene regulation at the transcriptional level, and thereby gain a better understanding of the molecular basis of the dynamic expression pattern and the diversified function of the human PAX6 gene.^ Initially, we examined the transcriptional regulation of the PAX6 gene by transient transfection assays and identified multiple cis-regulatory elements that function differently in different cell lines. The transcriptional initiation site was identified by RNase protection and primer extension assays. Examination of the genomic DNA sequence indicated that the PAX6 promoter has a TATA like-box (ATATTTT) at $-$26 bp, and two CCAAT-boxes are located at positions $-$70 and $-$100 bp. A 38 bp ply (CA) sequence was located 992 bp upstream from the initiation site. Transient transfection assays in glioblastoma cells and leukemia cells indicate that a 92 bp region was required for basal level PAX6 promoter activity. Gel retardation assays showed that this 92 bp sequence can form four DNA-protein complexes which can be specifically competed by a 31-mer oligonucleotide containing a PAX6 TATA-like sequence or an adenovirus TATA box. The activation of the promoter is positively correlated with the expression of PAX6 transcripts in cells tested.^ Based on the results obtained from the in vitro transfection assays, we did further dissection assay and functional analysis in both cell-culture and transgenic mice. We found that a 5 kb upstream promoter sequence is required for the tissue specific expression in the forebrain region which is consistent with that of the endogenous PAX6 gene. A 267 bp cell-type specific repressor located within the 5 kb fragment was identified and shown to direct forebrain specific expression. The cell-type specific repressor element has been narrowed to a 30 bp region which contains a consensus E-box by in vitro transfection assays. The third regulatory element identified was contained in a 162 bp sequence (+167 to +328) which functions as a midbrain repressor, and it appeared to be required for establishing the normal expression pattern of the PAX6 gene. Finally, a highly conserved 216 bp sequence identified in intron 4 exhibited as a spinal cord specific enhancer. And this 216 bp cis-regulatory element can be used as a marker to trace the differentiation and migration of progenitor cells in the developing spinal cord. These studies show that the concerted action of multiple cis-acting regulatory elements located upstream and downstream of the transcription initiation site determines the tissue specific expression of PAX6 gene. ^

Analysis of BMP signalling through the receptor type IA in embryogenesis using conditional gene inactivation in mice

Although bone morphogenetic proteins (BMPs) were initially identified for their potent bone-inducing activity, their precise roles in processes of endochondral and intramembranous bone formation are far from being clear. Tissue-specific loss-of-function experiments using the BMP receptor type IA (BMPR-IA) are particularly attractive since this receptor is thought to be essential for signaling by the closely related BMPs -2, 4, and 7. To ablate signaling through this receptor during chondrogenesis, we have generated transgenic mice expressing Cre recombinase under the control of the collagen type II (Col2a1) gene regulatory sequences. Mice lacking BMPR-IA function in chondrocytes display a number of skeletal abnormalities, including defects in bones of the chondrocranium, abnormal dorsal vertebral processes, scapulae with severe hypoplasia of dorsal elements, and shortening of the long bones. Alterations in the growth plate of long bones in mutants suggest that BMPR-IA is not required for early steps of the chondrocyte specification, but is rather important in regulation of terminal differentiation. Molecular analysis revealed noticeable downregulation of the Ihh/Ptch signalling pathway, decreased chondrocyte proliferation rate and deregulation of hypertrophy. ^ In order to elucidate the role of BMP signalling in development of the limb and intramembranous ossification, we have used mice expressing Cre recombinase under control of the Prx1 (MHox) regulatory elements (M. Logan, pers comm.). Cre activity was found in those mice in the developing limb bud mesenchyme, as well as in a subset of cranial neural crest cells. Prx1-Cre-induced conditional mutants display prominent defects in distal limb outgrowth, as well as ossification defects in a number of neural crest-derived calvarial bones. Intriguingly, mutant limbs displayed alterations in patterning along all three axes. Molecular analysis revealed ectopic anterior Shh/Ptch signalling pathway activation and expression of some Hox genes. Observed loss of Msx1 and Msx2 expression in the progress zone correlates with downregulation of Cyclin D1 and decreased distal outgrowth. Abnormal ventral localization of Lmx1b-expressing cells along with observed later morphological abnormalities suggest a novel role for BMP signalling in establishment or maintaining of the dorso-ventral polarity in the limb mesoderm. ^

NFkappaB and STAT binding elements participate in regulation of MUC1 expression in normal and transformed mammary epithelial cells

The MUC1 gene encodes a transmembrane mucin glycoprotein that is overexpressed in several cancers of epithelial origin, including those of breast, pancreas, lung, ovary, and colon. Functions of MUC1 include protection of mucosal epithelium, modulation of cellular adhesion, and signal transduction. Aberrantly increased expression of MUC1 in cancer cells promotes tumor progression through adaptation of these functions. Some regulatory elements participating in MUC1 transcription have been described, but the mechanisms responsible for overexpression are largely unknown. A region of MUC1 5′ flanking sequence containing two conserved potential cytokine response elements, an NFκB site at −589/−580 and a STAT binding element (SBE) at −503/−495, has been implicated in high level expression in breast and pancreatic cancer cell lines. Persistent stimulation by proinflammatory cytokines may contribute to increased MUC1 transcription by tumor cells. ^ T47D breast cancer cells and normal human mammary epithelial cells (HMEC) were used to determine the roles of the κB site and SBE in basal and stimulated expression of MUC1. Treatment of T47D cells and HMEC with interferon-γ (IFNγ) alone enhanced MUC1 expression at the level of transcription, and the effect of IFNγ was further stimulated by tumor necrosis factor-α (TNFα). MUC1 responsiveness to these cytokines was modest in T47D cells but clearly evident in HMEC. Transient transfection of T47D cells with mutant MUC1 promoter constructs revealed that the κB site at −589/−580 and the SBE at −503/−495 and were required for cooperative stimulation by TNFα and IFNγ. Electrophoretic mobility shift assays (EMSA) revealed that the synergy was mediated not by cooperative binding of transcription factors but by the independent actions of STAT1α and NFκB p65 on their respective binding sites. Independent mutations in the κB site and SBE abrogated cytokine responsiveness and reduced basal MUC1 promoter activity by 45–50%. However, only the κB site appeared to be constitutively activated in T47D cells, in part by NFκB p65. These findings implicate two cytokine response elements in the 5 ′ flanking region of MUC1, specifically a κB site and a STAT binding element, in overexpression of MUC1 in breast cancer cells. ^