Oddělení se zabývá genetickou regulací zárodečného vývoje. Využíváme technologie tkáňově specifických knock-outs v myších k objasnění funkce některých signalizačních drah a vybraných transkripčních faktorů, které řídí zárodečný vývoj kraniofaciální, neurální nebo ušní. Studie v myších modelech jsou doplněny experimenty v embryích ryb Danio rerio. V těchto experimentálních organismech se snažíme objasnit genetickou podstatu některých lidských vývojových vad.
Mezenchymální Meis2 určuje vývoj vibris nezávisle na inervaci trojklanným nervem
Vývoj vlasového folikulu je iniciován recipročními molekulárními interakcemi mezi epitelem a mezenchymem. Zde ukazujeme, že exprese Meis2 v buňkách odvozených z neurální lišty je kritická pro tvorbu vibrisů a pro větvení trigeminálních nervů. Meis2 v mezenchymálních dermálních buňkách iniciuje tvorbu epiteliálních plakod a následnou dermální kondenzaci pomocí regulace exprese Foxd1, která je typická pro predermální kondenzaci.
Poškozený vývoj hmatových vousů v Meis2 cKO. (A) mikro-CT snímky kontrolních a Meis2 cKO embryí ukazující narušený vývoj vousů (vibrisů) u Meis2 cKO myší. (B) Imunobarvení vibrisů pomocí Sox9. (C) Imunofluorescence MEIS2 na frontálním mrazovém řezu. (D) Wnt1-Cre; mTmG embrya vykazující Cre rekombinační specificitu (zeleně) v kraniofaciální oblasti, středním mozku a dorzální míše. (E) Wnt1-Cre; mTmG řezy čenichem dokumentující rekombinaci Cre v mezenchymu odvozeném od neurální lišty, v hlavových nervech a žádnou rekombinaci v překrývajícím epitelu. (F) Barvení celých hlav protilátkami SOX9 a TRKA (Ntrk1) vykazující ztrátu vibris a narušené větvení trojklaného nervu.
Publikace:
Kaplan M. M., Hudacova E., Matejcek M., Tuaima H., Krivanek J., Machon O.: (2024) Mesenchymal Meis2 controls whisker development independently from trigeminal sensory innervation. Elife, https://doi.org/10.7554/eLife.100854.1
Transkriptomická analýza osteogeneze během kraniofaciální morfogeneze
Udělali jsme transkriptomickou analýzu na jednobuněčné úrovni kraniofaciálních mezechymálních buněk původně z neurální lišty. Popsali jsme buněčnou heterogenitu během počáteční fáze formování chrupavek a kostí. Identifikovali jsme molekulární charakteristiky buněčných populací, které tvoři horní a dolní čelist, zuby, jazyk nebo dermis. Analýza mutantů Meis2 odhalila zvýšenou osteogenezi a buněčnou adhezi, což vede k abnormální mezenchymální kondenzaci a narušenému vývoji kostí a chrupavek.
Vyřazení genu Meis2 v kraniálních buňkách neurální lišty ovlivňuje mezenchymální buňky zapojené do osteogeneze a formování jazyka. (A) UMAP rozložení 21 mezenchymálních populací se změnami u Wnt1-Cre2; Meis2 fl/fl (Meis2 cKO). (B) Počty buněk v 21 populacích v Meis2 cKOs a kontrolách. (C) Violin grafy ukazující expresi Meis2 (*). (D) Venn diagramy ukazující celkové počty diferenciálně exprimovaných genů. (E) Volcano zobrazení diferenciálně exprimovaných genů (F) Nahoře: Alcian/Alizarin barvení Meis2 cKOs a kontrol v E17.5. Srůst a zkrácení premaxily a maxily (bílé šipky), rozštěp patra (*), malformovaná klínová kost (černé šipky) tympanické kosti (bílé dvojité šipky). Střed: kratší v širší mandibula v Meis2 cKO. Dole: Řezy ukazující rozštěp patra (p*), malý jazyk (t*) a zvýšenou osifikaci mandibuly (mb*).
Publikace:
Hudacova E., Abaffy P., Kaplan M. M., Krausova M., Kubista M., Machon O.: (2024) Single-cell transcriptomic resolution of osteogenesis during craniofacial morphogenesis. Bone 2024 Oct 24:190:117297. doi: 10.1016/j.bone.2024.117297. PMID: 39461490
Meis2 řídí vývoj kostí v jazylkové oblasti
Popsali jsme zásadní roli transkripčního faktoru Meis2 při ebryonálním vzniku kostí. Na příkladu jazylky jsme ukázali, že mezenchymální kondenzace a množení chondroblastů a jejich uspořádání do spravného tvaru je řízeno na úrovni transkripce faktorem Meis2.
Zvýšená proliferace buněk Sox9 v zárodečné chrupavce v myších Wnt1-Cre2; Meis2f/f. (A-C’) Mrazové řezy a orthogonální projekce jazylky v kontrolách a mutantech Wnt1-Cre2; Meis2f/f. (D) Kvantifikace double pozitivních buněk EdU/SOX9.
Publikace:
Fábik, J., Psutková, V., Machoň, O.: (2022) Meis2 controls skeletal formation in the hyoid region. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 28(10): 951063. doi: 10.3389/fcell.2022.951063
Regulační dráha MEIS-WNT5A řídí vývoj choroidního plexu ve čtvrté mozkové komoře
Choroidní plexus (ChP) produkuje mozkomíšní tekutinu a tvoří důležitou mozkovou bariéru a každé mozkové dutině. Epiteliální WNT5A je zodpověný za vývoj ChP ve čtvrté mozkové dutině. WNT5A, jehož exprese je řízena transkripčními faktory Meis1 a Meis2, ovlivňuje lokálně receptory signalizace Wnt, ROR1 a ROR2.
Signalizační dráha Wnt5a v epitelu embryonálního choroidního plexu. Epiteliální exprese Wnt5a, která je řízena transkripčním faktorem Meis1, aktivuje transmembránové receptory ROR1 a ROR2 a následně DVL1 a DVL2.
Publikace:
Kaiser, K., Jang, A., Kompanikova, P., Lun-Melody, P., Procházka, J., Machoň, O., Dani, N., Procházková, M., Laurent, B., Gyllborg, D., van Amerongen, R., Fame, R.M., Gupta, S., Wu, F., Barker, R.A., Buková, I., Sedláček, R., Kozmik, Z., Arenas, E., Lehtinen, M.K.: (2021) MEIS-WNT5A axis regulates development of fourth ventricle choroid plexus. Development. 148(10): dev192054. doi: 10.1242/dev.192054.
Projekty
2022–2024
Role transkripčních faktorů Meis během kondenzace mezenchymu při vývoji lebky
Oddělení vývojové biologiePsutková V.Nickl P.Brežinová V.Machonova O.Machoň O.
2024
Dev Dyn . 2024 Aug 1. doi: 10.1002/dvdy.731. Online ahead of print.
Oddělení vývojové biologieKaplan M.Zeidler M.Knapp A.Hölzl M.Kress M.Fritsch H.Krogsdam A.Flucher B. E.
2024
iScience. 2024 May 17;27(6):110018. doi: 10.1016/j.isci.2024.110018. eCollection 2024 Jun 21.
2024
eLife13:RP100854 https://doi.org/10.7554/eLife.100854.1
