Overexpression of a Slit homologue impairs convergent extension of the mesoderm and causes cyclopia in embryonic zebrafish

Slit is expressed in the midline of the central nervous system both in vertebrates and invertebrates. In Drosophila, it is the midline repellent acting as a ligand for the Roundabout (Robo) protein, the repulsive receptor which is expressed on the growth cones of the commissural neurons. We have isolated cDNA fragments of the zebrafish slit2 and slit3 homologues and found that both genes start to be expressed by the midgastrula stage well before the axonogenesis begins in the nervous system, both in the axial mesoderm, and slit2 in the anterior margin of the neural plate and slit3 in the polster at the anterior end of the prechordal mesoderm. Later, expression of slit2 mRNA is detected mainly in midline structures such as the floor plate cells and the hypochord, and in the anterior margins of the neural plates in the zebrafish embryo, while slit3 expression is observed in the anterior margin of the prechordal plate, the floorplate cells in the hindbrain, and the motor neurons both in the hindbrain and the spinal cord. To study the role of Slit in early embryos, we overexpressed Slit2 in the whole embryos either by injection of its mRNA into one-cell stage embryos or by heat-shock treatment of the transgenic embryos which carries the slit2 gene under control of the heat-shock promoter. Overexpression of Slit2 in such ways impaired the convergent extension movement of the mesoderm and the rostral migration of the cells in the dorsal diencephalon and resulted in cyclopia. Our results shed light on a novel aspect of Slit function as a regulatory factor of mesodermal cell movement during gastrulation. (C) 2001 Academic Press.

Dynamin-dependent endocytosis is necessary for convergent-extension movements in Xenopus animal cap explants

Cadherin cell-cell adhesion molecules are important determinants of morphogenesis and tissue patterning. C-cadherin plays a key role in the cell-upon-cell movements seen during Xenopus gastrulation. In particular, regulated changes in C-cadherin adhesion critically influence convergence-extension movements, thereby determining organization of the body plan. It is also predicted that remodelling of cadherin adhesive contacts is important for such cell-on-cell movements to occur. The recent demonstration that Epithelial (E-) cadherin is capable of undergoing endocytic trafficking to and from the cell surface presents a potential mechanism for rapid remodelling of such adhesive contacts. To test the potential role for C-cadherin endocytosis during convergence-extension, we expressed in early Xenopus embryos a dominantly-inhibitory mutant of the GTPase, dynamin, a key regulator of clathrin-mediated endocytosis. We report that this dynamin mutant significantly blocked the elongation of animal cap explants in response to activin, accompanied by inhibition of C-cadherin endocytosis. We propose that dynamin-dependent endocytosis of C-cadherin plays an important role in remodelling adhesive contacts during convergence-extension movements in the early Xenopus embryo.

Movement through slits: cellular migration via the Slit family

First isolated in the fly and now characterised in vertebrates, the Slit proteins have emerged as pivotal components controlling the guidance of axonal growth cones and the directional migration of neuronal precursors. As well as extensive expression during development of the central nervous system (CNS), the Slit proteins exhibit a striking array of expression sites in non-neuronal tissues, including the urogenital system, limb primordia and developing eye. Zebrafish Slit has been shown to mediate mesodermal migration during gastrulation, while Drosophila slit guides the migration of mesodermal cells during myogenesis. This suggests that the actions of these secreted molecules are not simply confined to the sphere of CNS development, but rather act in a more general fashion during development and throughout the lifetime of an organism. This review focuses on the non-neuronal activities of Slit proteins, highlighting a common role for the Slit family in cellular migration.

Analyse génétique moléculaire du gène de la voie non-canonique Frizzled/Dishevelled PRICKLE1 dans les anomalies du tube neural chez l’humain

La voie de la polarité planaire cellulaire (PCP), aussi connue sous le nom de la voie non-canonique du Frizzled/Dishevelled, contrôle le processus morphogénétique de l'extension convergente (CE) qui est essentiel pour la gastrulation et la formation du tube neural pendant l'embryogenèse. La signalisation du PCP a été récemment associée avec des anomalies du tube neural (ATN) dans des modèles animaux et chez l'humain. Prickle1 est une protéine centrale de la voie PCP, exprimée dans la ligne primitive et le mésoderme pendant l'embryogenèse de la souris. La perte ou le gain de fonction de Prickle1 mène à des mouvements de CE fautifs chez le poisson zèbre et la grenouille. PRICKLE1 interagit directement avec deux autres membres de la voie PCP, Dishevelled et Strabismus/Vang. Dans notre étude, nous avons investigué le rôle de PRICKLE1 dans l'étiologie des ATN dans une cohorte de 810 patients par le re-séquençage de son cadre de lecture et des jonctions exon-intron. Le potentiel pathogénique des mutations ainsi identifiées a été évalué par des méthodes bioinformatiques, suivi par une validation fonctionnelle in vivo dans un système poisson zèbre. Nous avons identifié dans notre cohorte un total de 9 nouvelles mutations dont sept: p.Ile69Thr, p.Asn81His, p.Thr275Met, p.Arg682Cys et p.Ser739Phe, p.Val550Met et p.Asp771Asn qui affectent des acides aminés conservés. Ces mutations ont été prédites in silico d’affecter la fonction de la protéine et sont absentes dans une large cohorte de contrôles de même origine ethnique. La co-injection de ces variantes avec le gène prickle1a de type sauvage chez l’embryon de poisson zèbre a démontré qu’une mutation, p.Arg682Cys, modifie dans un sens négatif le phénotype du défaut de la CE produit par pk1 de type sauvage. Notre étude démontre que PK1 peut agir comme facteur prédisposant pour les ATN chez l’humain et élargit encore plus nos connaissances sur le rôle des gènes de la PCP dans la pathogenèse de ces malformations.

Études génétiques moléculaires du gène de la polarité planaire SCRIBBLE1 chez les anomalies du tube neural

Les anomalies du tube neural (ATN), incluant l'anencéphalie et le spina-bifida, représentent un groupe de malformations congénitales très fréquentes chez l'homme. Ces anomalies sont causées par un défaut partiel ou complet de la fermeture du tube neurale au cours de l'embryogenèse. Les ATN ont une étiologie complexe et multifactorielle impliquant des facteurs environnementaux et génétiques. La voie de signalisation non-canonique du Frizzled (Fz)/Dishevelled (Dvl) contrôle la polarité cellulaire planaire (PCP) et le processus morphogénétique appelé l’extension convergente qui est essentiel pour la gastrulation et la fermeture du tube neural. Très important, des mutations des gènes de cette voie étaient fortement associées aux ATN chez la souris et l’humain. Scribble est un gène de la voie PCP qui cause une sévère ATN chez la souris Circletail. Notre étude vise à analyser le rôle de SCRIBBLE1 dans les ATN humains par des analyses de séquence de son cadre de lecture et ses jonctions exon-introns. Notre étude comporte 396 patients recrutés au Centre Spina Bifida de l’hôpital Gaslini en Gènes, Italie et 83 patients recrutés au Centre Spina Bifida de l’hôpital Sainte Justine. Les patients sont affectés par plusieurs formes d’ATN. Nous avons identifié neuf mutations rares et non synonymes chez 10 patients, p.Asp93Ala (c. 435G>A), p.Gly145Arg (c. 278A>C), p.Gly263Ser (c. 786C>A), p.Gly469Ser (c. 1405G>A), p.Pro649His (c. 1946C>A), p.Gln808His (c. 2424G>T), p.Val1066Met (c. 3196G>A), p.Arg1150Gln (c. 3480G>A) et p.Thr1422Met (c. 4266C>T). Cinque mutations, p.Gly263Ser, p.Pro649His, p.Gln808His, p.Arg1150Gln, p.Thr1422Met, étaient absentes dans les contrôles analysés et prédites d’être pathogéniques in silico. Cette étude montre que des mutations rares dans SCRIB1 pourraient augmenter le risque des ATN dans une fraction des patients. L’identification des gènes prédisposant aux ATN nous aidera à mieux comprendre les mécanismes pathogéniques impliqués dans ces maladies.

Études génétiques moléculaires des gènes de la polarité planaire cellulaire dans les anomalies du tube neural chez l’Homme

Les anomalies du tube neural (ATN) sont des malformations congénitales parmi les plus fréquentes chez l’humain en touchant 1-2 nouveau-nés par 1000 naissances. Elles résultent d’un défaut de fermeture du tube neural pendant l’embryogenèse. Les formes les plus courantes d'ATN chez l'homme sont l'anencéphalie et le spina-bifida. Leur étiologie est complexe impliquant à la fois des facteurs environnementaux et des facteurs génétiques. Un dérèglement dans la signalisation Wnt, incluant la signalisation canonique Wnt/β-caténine et non-canonique de la polarité planaire cellulaire (PCP), peut causer respectivement le cancer ou les anomalies du tube neural (ATN). Les deux voies semblent s’antagoniser mutuellement. Dans cette étude, nous investiguons les rôles de Lrp6 et deANKRD6, entant qu’interrupteurs moléculaires entre les deux voies de signalisation Wnt, et CELSR1, en tant que membre de la PCP, chez la souris mutante Skax26m1Jus, générée par l’agent mutagène N-Ethyl-N-Nitrosuera, et dans une cohorte de patients humains ATN. Pour Lrp6, nous avons démontré que Skax26m1Jus représente un allèle hypermorphe de Lrp6 avec une augmentation de l’activité de la signalisation Wnt/canonique et une diminution de l’activité JNK induite par la voie PCP. Nous avons également montré que Lrp6Skax26m1Jus interagit génétiquement avec un mutant PCP (Vangl2Lp) où les doubles hétérozygotes ont montré une fréquence élevée d’ATN et des défauts dans la polarité des cellules ciliées de la cochlée. Particulièrement, notre étude démontre l'association des nouvelles et rares mutations faux-sens dans LRP6 avec les ATN humaines. Nous montrons que trois mutations de LRP6 causent une activité canonique réduite et non-canonique élevée. Pour ANKRD6, nous avons identifié quatre nouvelles et rares mutations faux-sens chez 0,8% des patients ATN et deux chez 1,3% des contrôles. Notamment, seulement deux, des six mutations validées (p.Pro548Leu et p.Arg632His) ont démontré un effet significatif sur l’activité de ANKRD6 selon un mode hypomorphique. Pour CELSR1, nous avons identifié une mutation non-sens dans l'exon 1 qui supprime la majeure partie de la protéine et une délétionde 12 pb. Cette perte de nucléotides ne change pas le cadre de lecture et élimine un motif putatif de phosphorylation par la PKC " SSR ". Nous avons également détecté un total de 13 nouveaux et rares variants faux-sens qui avaient été prédits comme étant pathogènes in silico. Nos données confirment le rôle inhibiteur de Lrp6 dans la signalisation PCP pendant la neurulation et indiquent aussi que les mutations faux-sens identifiées chez LRP6 et ANKRD6 pourraient affecter un équilibre réciproque et un antagonisme très sensible à un dosage précis entre les deux voies Wnt. Ces variants peuvent aussi agir comme facteurs prédisposants aux ATN. En outre, nos résultats impliquent aussi CELSR1 comme un facteur de risque pour les anomalies du tube neural ou l’agénésie caudale. Nos résultats fournissent des preuves supplémentaires que la voie de signalisation PCP a un rôle pathogène dans ces malformations congénitales et un outil important pour mieux comprendre leurs mécanismes moléculaires.

Role of the Protein Tyrosine Kinase 7 gene in human neural tube defects

Les anomalies du tube neural (ATN) sont des anomalies développementales où le tube neural reste ouvert (1-2/1000 naissances). Afin de prévenir cette maladie, une connaissance accrue des processus moléculaires est nécessaire. L’étiologie des ATN est complexe et implique des facteurs génétiques et environnementaux. La supplémentation en acide folique est reconnue pour diminuer les risques de développer une ATN de 50-70% et cette diminution varie en fonction du début de la supplémentation et de l’origine démographique. Les gènes impliqués dans les ATN sont largement inconnus. Les études génétiques sur les ATN chez l’humain se sont concentrées sur les gènes de la voie métabolique des folates du à leur rôle protecteur dans les ATN et les gènes candidats inférés des souris modèles. Ces derniers ont montré une forte association entre la voie non-canonique Wnt/polarité cellulaire planaire (PCP) et les ATN. Le gène Protein Tyrosine Kinase 7 est un membre de cette voie qui cause l’ATN sévère de la craniorachischisis chez les souris mutantes. Ptk7 interagit génétiquement avec Vangl2 (un autre gène de la voie PCP), où les doubles hétérozygotes montrent une spina bifida. Ces données font de PTK7 comme un excellent candidat pour les ATN chez l’humain. Nous avons re-séquencé la région codante et les jonctions intron-exon de ce gène dans une cohorte de 473 patients atteints de plusieurs types d’ATN. Nous avons identifié 6 mutations rares (fréquence allélique <1%) faux-sens présentes chez 1.1% de notre cohorte, dont 3 sont absentes dans les bases de données publiques. Une variante, p.Gly348Ser, a agi comme un allèle hypermorphique lorsqu'elle est surexprimée dans le modèle de poisson zèbre. Nos résultats impliquent la mutation de PTK7 comme un facteur de risque pour les ATN et supporte l'idée d'un rôle pathogène de la signalisation PCP dans ces malformations.

Glypican-3 regulates migration, adhesion and actin cytoskeleton organization in mammary tumor cells through Wnt signaling modulation

Glypican-3 (GPC3) is a proteoglycan involved in migration, proliferation and cell survival modulation in several tissues. There are many reports demonstrating a downregulation of GPC3 expression in some human tumors, including mesothelioma, ovarian and breast cancer. Previously, we determined that GPC3 reexpression in the murine mammary adenocarcinoma LM3 cells induced an impairment of their in vivo invasive and metastatic capacities together with a higher susceptibility to in vitro apoptosis. Currently, the signaling mechanism of GPC3 is not clear. First, it was speculated that GPC3 regulates the insulin-like growth factor (IGF) signaling system. This hypothesis, however, has been strongly challenged. Recently, several reports indicated that at least in some cell types GPC3 serves as a selective regulator of Wnt signaling. Here we provide new data demonstrating that GPC3 regulates Wnt pathway in the metastatic adenocarcinoma mammary LM3 cell line. We found that GPC3 is able to inhibit canonical Wnt signals involved in cell proliferation and survival, as well as it is able to activate non canonical pathway, which directs cell morphology and migration. This is the first report indicating that breast tumor cell malignant properties can be reverted, at least in part, by GPC3 modulation of Wnt signaling. Our results are consistent with the potential role of GPC3 as a metastasis suppressor.

Developmental functions of XKaiso, a transcriptional repressor associating with the p120 catenin in Xenopus laevis

The Armadillo family catenin proteins function in multiple capacities including cadherin-mediated cell-cell adhesion and nuclear signaling. The newest catenin, p120 catenin, differs from the classical catenins and binds to the membrane-proximal domain of cadherins. Recently, a novel transcription factor Kaiso was found to interact with p120 catenin, suggesting that p120 catenin also possesses a nuclear function. We isolated the Xenopus homolog of Kaiso, XKaiso, from a Xenopus stage 17 cDNA library. XKaiso contains an amino-terminal BTB/POZ domain and three carboxyl-terminal zinc fingers. The XKaiso transcript was present maternally and expressed throughout early embryonic development. XKaiso's spatial expression was defined via in situ hybridization and was found localized to the brain, eye, ear, branchial arches, and spinal cord. Co-immunoprecipitation of Xenopus p120 catenin and XKaiso demonstrated their mutual association, while related experiments employing differentially epitope-tagged XKaiso constructs suggest that XKaiso also self-associates. On the functional level, reporter assays employing a chimera of XKaiso fused to the GAL4 DNA binding domain indicated that XKaiso is a transcriptional repressor. To better understand the significance of the Kaiso-p120 catenin complex in vertebrate development, Kaiso knock-down experiments were undertaken, and the modulatory role of p120 catenin in Kaiso function examined during Xenopus development. Using morpholino antisense oligonucleotides to block translation of XKaiso, XKaiso was found to be essential for Xenopus gastrulation, being required for correct morphogenetic movements in early embryogenesis. Molecular marker analyses indicated that one target gene of the Wnt/β-catenin pathway, Siamois, is significantly increased in embryos depleted for XKaiso, while other dorsal, ventral, and mesodermal cell fate markers were unaltered. In addition, the non-canonical Wnt-11, known to participate in planar cell polarity/convergent extension processes, was significantly upregulated following depletion of XKaiso. Such increased Wnt-11 expression likely contributed to the XKaiso depletion phenotype because a dominant negative form of Wnt-11 or of the downstream effector Dishevelled partially rescued the observed gastrulation defects. These results show that XKaiso is essential for proper gastrulation movements, resulting at least in part from its modulation of non-canonical Wnt signaling. The significance of the XKaiso-p120 catenin interaction has yet to be determined, but appears to include a role in modulating genes promoting canonical and non-canonical Wnt signals. ^

Cell autonomous regulation of multiple Dishevelled-dependent pathways by mammalian Nkd

Genetic studies have identified Drosophila Naked Cuticle (Nkd) as an antagonist of the canonical Wnt/β-catenin signaling pathway, but its mechanism of action remains obscure [Zeng, W., Wharton, K. A., Jr., Mack, J. A., Wang, K., Gadbaw, M., et al. (2000) Nature (London) 403, 789–795]. Here we have cloned a cDNA encoding a mammalian homolog of Drosophila Nkd, mNkd, and demonstrated that mNkd interacts directly with Dishevelled. Dishevelled is an intracellular mediator of both the canonical Wnt pathway and planar cell polarity (PCP) pathway. Activation of the c-Jun-N-terminal kinase has been implicated in the PCP pathway. We showed that mNkd acts in a cell-autonomous manner not only to inhibit the canonical Wnt pathway but also to stimulate c-Jun-N-terminal kinase activity. Expression of mNkd disrupted convergent extension in Xenopus, consistent with a role for mNkd in the PCP pathway. These data suggest that mNkd may act as a switch to direct Dishevelled activity toward the PCP pathway, and away from the canonical Wnt pathway.

Plasma membrane dynamics in the Drosophila embryo

ABSTRACT Convergent extension is a highly conserved process among mammals, in which the tissue narrows in one axis, and extends across another. Tissue elongation is directed by the regulation of cell interface behaviors, which guides cell intercalation and rosette formation. Rosette formation occurs through the contraction of vertically oriented cell interfaces, and the subsequent elongation of new horizontal interfaces. It has been shown that actomyosin-generated tension functions to direct rosette formation. In this thesis, I have tested the function of regulators of F-actin networks, as well as endocytic and exocytic mechanisms, to identify new components that control interface behaviors and cell shape. I have performed a screen of F-actin regulators and nucleators, and pinpointed the specific actin nucleator dPod-1 as a candidate protein that is localized to vertical interfaces during tissue elongation. Furthermore, I have probed the function of endocytosis using the Shibire mutation, and demonstrated that endocytosis is required for vertical interface shrinking. Finally, I have used mutations in components of the Exocyst Complex and the associated protein RalA to inhibit exocytic mechanisms, in order to address their function in directing cell and tissue morphologies.

Cantilever extension of ground control in strips of convergent photographs by analytical triangulation.

"Contract no. DA-44-009 Eng-2986, Department of the Army Project no. 8-35-11-106."

Divergent and convergent margins in the north-western Alps - Confrontation to actualistic models

Divergent and convergent margins actualistic models are reviewed and applied to the history of the western Alps. Tethyan rifting history and geometry are analyzed: the northern European margin is considered as an upper plate whereas the southern Apulian margin is a lower plate; the Breche basin is regarded as the former break-away trough; the internal Brianconnais domain represents the northern rift shoulder whilst the more external domains are regarded as the infill of a complex rim basin locally affected by important extension (Valaisan and Vocontain trough). The Schistes lustres and ophiolites of the Tsate nappe are compared to an accretionary prism: the imbrication of this nappe elements is regarded as a direct consequence of the accretionary phenomena already active in early Cretaceous; the Gets/Simme complex could orginate from a more internal part of the accretionary prism. Some eclogitic basements represent the former Apulian margin substratum (Sesia) others (Mont-Rose) are interpreted as the former edge of the European margin. The history of the closing Tethyan domain is analyzed and the remaining problems concerning the cinematics, the presence/absence of a volcanic arc and the eoalpine metamorphism are discussed.

Morpholinone mediated oxazolone-free C-terminus amide coupling permitting a convergent strategy for peptide synthesis

3-Substituted-5-phenylmorpholinones have been demonstrated to act as N-protected C-terminus activated alpha-amino acids capable of undergoing solution phase N-terminus peptide extension following standard coupling procedures. The N-acylated morpholinones do not undergo epimerisation of the stereocentre of the C-terminus amino acid residue as oxazolone formation is sterically prevented, although C-terminus peptide coupling is still possible. This convergent approach to peptide synthesis is exemplified by the preparation of L-ala-L-ala-L-ala and L-ala-D-ala-L-ala. Copyright (c) 2008 European Peptide Society and John Wiley & Sons, Ltd.

An extension of Lorentz's almost convergence and applications in Banach spaces

2000 Mathematics Subject Classification: Primary 40C99, 46B99.