Die Entschlüsselung der Erf-NCoR1/2 Kooperation in TS Zellen

Die Plazenta dient während der Schwangerschaft dem Austausch zwischen dem mütterlichen und embryonalen Blutkreislauf. Die spezialisierten Trophoblast-Zelltypen der Plazenta entwickeln sich aus gemeinsamen Vorläuferzellen, welche als Trophoblast-Stammzellen (TS-Zellen) bezeichnet werden. In Gegenwart von spezifischen Signalmolekülen erneuern sich Maus-TS-Zellen unbegrenzt während sie ihren undifferenzierten, multipotenten Zustand erhalten. In Abwesenheit dieser Signalfaktoren differenzieren TS-Zellen jedoch in verschiedene Trophoblast-Zelltypen aus. Der molekulare Mechanismus, wie Signalveränderungen die Genexpression bestimmen, welche somit zur TS-Zellendifferenzierung führen, ist größtenteils unbekannt. Unsere vorläufigen Ergebnisse bestätigen, dass der Ets2-Repressor-Faktor (Erf) eine wichtige Mediatorrolle zwischen Signalfaktoren und Genexpression in TS-Zellen einnimmt. Obwohl die Reduzierung von Erf zu einem Defekt der Trophoblast-Differenzierung führte, ist seine genaue Wirkungsweise weitgehend unklar. Um diesen zugrundeliegenden Mechanismus näher zu erläutern, identifizierten wir Erf als einen starken Interaktionspartner des Proteinkomplexes Nuklear Rezeptor Co-Repressor 1 und 2 (NCoR1/2).WeitereUntersuchungenzeigten, dassdie Dezimierung der NCoR1/2- Komplexkomponente Transducinß-like 1 X-linked(Tbl1x) inTS-Zellen zu einem Differenzierungsdefekt führte, welcher sich in einem abnormalen Genexpressionsprofil widerspiegelt. Basierend auf unseren vorläufigen Daten sowie früheren Studien stellen wir die Hypothese auf, dass Erf in den Zellkern wandert, dort NCoR1/2 rekrutiert und somit transkriptionelles Abschaltenvon Schlüsselgenenverursacht, welches folglich die TS-Zelldifferenzierung einleitet. Um diese Hypothese zu testen, wollen wir: i) die Erfordernis der NCoR1/2-Erf-Kooperation in TS-Zellen zur Selbsterneuerung und Differenzierung mittels Herabsetzung einzelner Komplexkomponenten darlegen und ii) jene Gene, die direkt von Erf und NCoR1/2 reguliert werden, identifizieren. Die erwarteten Ergebnisse werden die Rolle des NCoR1/2-Komplexes in TS-Zellen beleuchtenundseine enge,funktionaleKooperationmitErf zu Beginn derTS- Zelldifferenzierung offenlegen. Schließlich könnte die Entdeckung dieser direkten, funktionalen Verbindung breite medizinische Auswirkungen haben, wie beispielsweise auf Untersuchungen der Erf und NCoR1/2-abhängigen Krebsentstehung.

Die Plazenta ist ein lebenswichtiges Organ zur Aufrechterhaltung der Schwangerschaft und zur Sicherstellung der embryonalen Entwicklung. Sie ermöglicht den Austausch von Nährstoffen, Gasen und Stoffwechselprodukten über eine Reihe hochspezialisierter Zelltypen, die sich während der Entwicklung aus einer gemeinsamen Vorläuferpopulation differenzieren. Die Vorläuferpopulation wird In-Vitro durch Trophoblastenstammzellen (TSCs) repräsentiert. In Gegenwart spezifischer Signalmoleküle erneuern sich die TSCs der Maus unbegrenzt, während sie einen undifferenzierten, multipotenten Zustand beibehalten. Werden diese Signalwege ausgeschaltet, differenzieren sich die TSCs in verschiedene Trophoblast-Zelltypen und stellen so ein In-Vitro-Modell der Plazenta-Entwicklung dar. Wie die Aufhebung der Signalübertragung zu Veränderungen in der Genexpression führt, die eine Differenzierung der TSCs zur Folge haben, war bisher weitgehend unbekannt. In diesem Projekt haben wir TSCs der Maus verwendet, um zu verstehen, wie das Erf-Protein die Signalübertragung in die Expression spezifischer Gene umwandelt und so die korrekte Entwicklung der Plazenta gewährleistet. Wir konnten zeigen, dass das Erf-Protein nach Hemmung des Fgf/Erk-Signalwegs in den Zellkern wandert, wo es mit dem Nuclear Receptor Co-Repressor Complex 1 und 2 (NCoR1/2) interagiert und diesen an wichtige Trophoblastengene rekrutiert. Die genetische Ablation von Erf oder Tbl1x (einer Komponente des NCoR1/2-Komplexes) hebt die Interaktion zwischen Erf und NCoR1/2 auf. Dies führt zu einer Fehlexpression von Erf/NCoR1/2-Zielgenen und damit zu einem TSC-Differenzierungsdefekt. Mechanistisch gesehen reguliert Erf die Expression dieser Gene, indem es den NCoR1/2-Komplex zu den genregulatorischen Regionen, den sogenannten Enhancern, rekrutiert. Der Erf/NCoR1/2-Komplex entfernt eine repressive Chromatinmarkierung von den Enhancern, was zu deren Deaktivierung und damit zum Silencing der damit verbundenen Gene führt. Unsere Ergebnisse haben die molekulare Funktion der Fgf/Erf/NCoR1/2-Achse und den molekularen Mechanismus aufgedeckt, der den Zell-Differenzierungstransitionen während der Plazentaentwicklung der Maus zugrunde liegt. Die Entdeckung dieser direkten funktionellen Verbindung könnte eine breitere medizinische Bedeutung haben, auch für die Erf- und NCoR1/2-abhängige Onkogenese.