Scratch2 Modulates Neurogenesis and Cell Migration Through Antagonism of bHLH Proteins in the Developing Neocortex

Abstract

Scratch genes (Scrt) are neural-specific zinc-finger transcription factors (TFs) with an unknown function in the developing brain. Here, we show that, in addition to the reported expression of mammalian Scrt2 in postmitotic differentiating and mature neurons in the developing and early postnatal brain, Scrt2 is also localized in subsets of mitotic and neurogenic radial glial (RGP) and intermediate (IP) progenitors, as well as in their descendants-postmitotic IPs and differentiating neurons at the border subventricular/intermediate zone. Conditional activation of transgenic Scrt2 in cortical progenitors in mice promotes neuronal differentiation by favoring the direct mode of neurogenesis of RGPs at the onset of neurogenesis, at the expense of IP generation. Neuronal amplification via indirect IP neurogenesis is thereby extenuated, leading to a mild postnatal reduction of cortical thickness. Forced in vivo overexpression of Scrt2 suppressed the generation of IPs from RGPs and caused a delay in the radial migration of upper layer neurons toward the cortical plate. Mechanistically, our results indicate that Scrt2 negatively regulates the transcriptional activation of the basic helix loop helix TFs Ngn2/NeuroD1 on E-box containing common target genes, including Rnd2, a well-known major effector for migrational defects in developing cortex. Altogether, these findings reveal a modulatory role of Scrt2 protein in cortical neurogenesis and neuronal migration.

Fatores de transcrição no desenvolvimento inicial do tubo neural posterior.

“…Contudo, estas interferências causaram defeitos na migração de progenitores neurais para as camadas corticais externas. Estes trabalhos apontaram E-caderina e RND2, uma proteína que se liga a GTP e regula a função de Ngn2 sobre a migração neural (Heng et al, 2008), como potenciais alvos da atividade repressora de Scrt2 (Itoh et al, 2013;Paul et al, 2014).…”

“…A importância do domínio SCRATCH é desconhecida, sendo possivelmente uma característica que confere aos fatores Scrt a propriedade de se ligar a parceiros específicos. Além de se ligar ao DNA, alguns trabalhos demonstraram também que os zinc-fingers possuem sinais de localização nuclear (Mingot et al, 2009;Nakakura et al, 2001a primariamente a sequências E-box (CANNTG) no DNA (Mauhin et al, 1993;Nakakura et al, 2001a;Paul et al, 2014;Rodríguez-Aznar, Nieto, 2011;Thellmann et al, 2003). No entanto, um estudo detalhado realizado com CES-1 sugeriu que, na verdade, a sequência preferencialmente reconhecida pelos fatores Scrt e Snail é uma versão modificada do E-box.…”

“…Interessantemente, fatores bHLH proneurais também regulam a saída do ciclo celular e a migração de precursores neurais (Garcia-Dominguez et al, 2003;Heng et al, 2008), o que, em conjunto com os dados obtidos para os fatores Scrt, sugere que a competição entre fatores Scrt e do tipo bHLH por elementos regulatórios que controlam alvos comuns pode ser importante para a regulação correta destes processos durante o desenvolvimento do sistema nervoso. De fato, invariavelmente os estudos que avaliaram uma possível interação entre Scrt e fatores bHLH sobre promotores potencialmente compartilhados encontraram evidências de que a presença de Scrt pode interferir com a atividade de fatores bHLH sobre alvos em comum (Nakakura et al, 2001a(Nakakura et al, , 2001bPaul et al, 2014;Reece-Hoyes et al, 2009;Roark et al, 1995). Por exemplo, Scrt1 foi capaz de reprimir a ativação de um promotor contendo múltiplos sítios E-box pelo fator bHLH Ash1 (AchaeteScute Homolog 1) e Scrt2 teve o mesmo efeito sobre um promotor ativado por Ngn2 também caracterizado pela presença de sequências E-box (Nakakura et al, 2001a;Paul et al, 2014).…”

“…De fato, invariavelmente os estudos que avaliaram uma possível interação entre Scrt e fatores bHLH sobre promotores potencialmente compartilhados encontraram evidências de que a presença de Scrt pode interferir com a atividade de fatores bHLH sobre alvos em comum (Nakakura et al, 2001a(Nakakura et al, , 2001bPaul et al, 2014;Reece-Hoyes et al, 2009;Roark et al, 1995). Por exemplo, Scrt1 foi capaz de reprimir a ativação de um promotor contendo múltiplos sítios E-box pelo fator bHLH Ash1 (AchaeteScute Homolog 1) e Scrt2 teve o mesmo efeito sobre um promotor ativado por Ngn2 também caracterizado pela presença de sequências E-box (Nakakura et al, 2001a;Paul et al, 2014).…”

“…Estudos realizados na medula espinhal do embrião de galinha mostraram que o fator de transcrição FOXP4 reprime diretamente a expressão de N-caderina para inibir a formação de junções aderentes, permitindo assim o destacamento dos precursores neurais (Rousso et al, 2012). Apesar de ter sua expressão reduzida drasticamente logo após a neurulação, evidências obtidas no córtex do embrião de camundongo sugerem que a expressão de E-caderina precisa ser ativamente reprimida pelos fatores de transcrição Scrt (Scratch) para permitir a migração correta dos precursores neurais para camadas externas (Itoh et al, 2013;Paul et al, 2014). Interessantemente, a inativação de Scrt2 na medula espinhal embrionária de zebrafish causou aumento nos níveis de morte celular, sugerindo que os fatores Scrt também possuem atividade anti-apoptótica (Rodríguez-Aznar, Nieto, 2011).…”