AbstractsBiology & Animal Science

The neuroectodermal tissue close to the midbrain hindbrain boundary (MHB) is an important secondary organizer in the developing neural tube. This so-called isthmic organizer (IsO) regulates cellular survival, patterning and proliferation in the midbrain (Mb) and rhombomere 1 (R1) of the hindbrain. Signaling molecules of the IsO, such as fibroblast growth factor 8 (FGF8) and WNT1 are expressed in distinct bands of cells around the MHB. It has been previously shown that FGF-receptor 1 (FGFR1) is required for the normal development of this brain region in the mouse embryo. In the present study, we have compared the gene expression profiles of wild-type and Fgfr1 mutant embryos. We show that the loss of Fgfr1 results in the downregulation of several genes expressed close to the MHB and in the disappearance of gene expression gradients in the midbrain and R1. Our microarray screen identified several previously uncharacterized genes which may participate in the development of midbrain R1 region. Our results also show altered neurogenesis in the midbrain and R1 of the Fgfr1 mutants. Interestingly, the neuronal progenitors in midbrain and R1 show different responses to the loss of signaling through FGFR1. As Wnt1 expression at the MHB region requires the FGF signaling pathway, WNT target genes, including Drapc1, were also identified in our screen. The microarray data analysis also suggested that the cells next to the midbrain hindbrain boundary express distinct cell cycle regulators. We showed that the cells close to the border appeared to have unique features. These cells proliferate less rapidly than the surrounding cells. Unlike the cells further away from the boundary, these cells express Fgfr1 but not the other FGF receptors. The slowly proliferating boundary cells are necessary for development of the characteristic isthmic constriction. They may also contribute to compartmentalization of this brain region. Aivojen varhaiskehitystä ohjaavat ns. sekundääriset organisaattorit, joista yksi sijaitsee keski- ja taka-aivojen välisellä alueella. Tämän organisaattorin (ns. isthmic organizer, IsO) syntyyn ja sijaintiin vaikuttavat transkriptiotekijät Otx2 ja Gbx2, joita vaaditaan IsO:n oikeaan lokalisaatioon keski- ja taka-aivojen väliselle rajapinnalle. Tärkeä aivojen kehitystä ohjaava mekanismi on solujen välinen kommunikaatio. Keskeisiä kommunikaation välittäjiä ovat signaalit, joita solut valmistavat ja joita ne lähettävät ympäristöönsä. Tärkeitä IsO:n syntyyn ja toimintaan vaikuttavia signaalimolekyylejä ovat fibroblastikasvutekijät (mm. FGF8) ja WNT1. FGF8:n soluvaikutukset välittyvät solun pinnalla olevien FGF-reseptorien (FGFR1-4) kautta. Viesti siirtyy monivaiheisen viestiverkoston kautta lopulta tumaan ja säätelee siellä geenien toimintaa ja sitä kautta solun käyttäytymistä. FGF-proteiinin (ligandi) sitoutumisesta aktivoitunut FGF-reseptori vaikuttaa monien geenien aktiivisuuteen ja sitä kautta säätelee, joko lisää tai vähentää, lukuisien geenien ilmenemistä (geeniekspressiota). Tällä FGF-FGFR-signaalinvälityksellä…