1. Six homeoproteins directly activate Myod expression in the gene regulatory networks that control early myogenesis
- Author
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Frédéric Relaix, Christine Laclef, Josiane Demignon, Didier Rocancourt, Mounia Lagha, Marc Santolini, Margaret Buckingham, Claire Niro, Pascal Maire, Julien Pujol, Institut de Myologie, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Association française contre les myopathies (AFM-Téléthon)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016)), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Statistique de l'ENS (LPS), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier (IGMM), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Pasteur [Paris] (IP), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Association française contre les myopathies (AFM-Téléthon)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Biologie du Développement, Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Pasteur [Paris], d'Eggis, Gilles, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Association française contre les myopathies (AFM-Téléthon)-Sorbonne Université (SU), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP)-Association française contre les myopathies ( AFM-Téléthon ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Cochin ( UM3 (UMR 8104 / U1016) ), Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Physique Statistique de l'ENS ( LPS ), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris ( FRDPENS ), and Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École normale supérieure - Paris ( ENS Paris ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École normale supérieure - Paris ( ENS Paris ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
- Subjects
Cancer Research ,MESH : Transcription Factors ,PAX3 ,Regulator genes ,[SDV.GEN] Life Sciences [q-bio]/Genetics ,MyoD ,Muscle Development ,0302 clinical medicine ,Molecular Cell Biology ,Gene Regulatory Networks ,MESH: Animals ,MESH : Homeodomain Proteins ,Skeletal muscles ,Genetics (clinical) ,MESH: Gene Regulatory Networks ,Regulation of gene expression ,Genetics ,0303 health sciences ,PITX2 ,Myogenesis ,MESH: Transcription Factors ,musculoskeletal system ,Somites ,Regulatory sequence ,embryonic structures ,MESH: Muscle Development ,MYF5 ,In situ hybridization ,Research Article ,animal structures ,lcsh:QH426-470 ,MESH : Muscle Development ,DNA transcription ,Biology ,03 medical and health sciences ,[SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN] ,MESH: Homeodomain Proteins ,Animals ,Molecular Biology ,Ecology, Evolution, Behavior and Systematics ,Myogenin ,030304 developmental biology ,Homeodomain Proteins ,[SDV.GEN]Life Sciences [q-bio]/Genetics ,Embryos ,Gene regulation ,lcsh:Genetics ,MESH : Gene Regulatory Networks ,MESH : Animals ,Gene expression ,[ SDV.GEN ] Life Sciences [q-bio]/Genetics ,030217 neurology & neurosurgery ,Transcription Factors ,Developmental Biology - Abstract
In mammals, several genetic pathways have been characterized that govern engagement of multipotent embryonic progenitors into the myogenic program through the control of the key myogenic regulatory gene Myod. Here we demonstrate the involvement of Six homeoproteins. We first targeted into a Pax3 allele a sequence encoding a negative form of Six4 that binds DNA but cannot interact with essential Eya co-factors. The resulting embryos present hypoplasic skeletal muscles and impaired Myod activation in the trunk in the absence of Myf5/Mrf4. At the axial level, we further show that Myod is still expressed in compound Six1/Six4:Pax3 but not in Six1/Six4:Myf5 triple mutant embryos, demonstrating that Six1/4 participates in the Pax3-Myod genetic pathway. Myod expression and head myogenesis is preserved in Six1/Six4:Myf5 triple mutant embryos, illustrating that upstream regulators of Myod in different embryonic territories are distinct. We show that Myod regulatory regions are directly controlled by Six proteins and that, in the absence of Six1 and Six4, Six2 can compensate., Author Summary The onset of skeletal muscle formation is controlled by complex gene regulatory networks. By manipulation of these genetic pathways in the mouse embryo, we have examined the interplay between genes encoding the transcriptional regulator Pax3; the major myogenic determination proteins Myf5, Mrf4, and Myod; as well as genes encoding homeodomain proteins Six1 and Six4. In the absence of Myf5 and Six1/4, Myod expression is compromised. We demonstrate that key regulatory elements of the Myod gene are directly targeted by Six factors, including Six2, which is unexpectedly upregulated in the absence of Six1 and Six4. This work therefore reveals new aspects of the gene regulatory networks that control myogenesis.
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- 2013
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