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Título: Bone morphogenetic protein 2 (BMP2) regulates follicle- stimulating hormone beta subunit (Fshb) expression in gonadotrope cells
Autores: Ho, Catherine
Fecha: 2011
Publicador: McGill University - MCGILL
Fuente:
Tipo: Electronic Thesis or Dissertation
Tema: Health Sciences - Pharmacology
Descripción: Proper follicle-stimulating hormone (FSH) synthesis, secretion, and action are required for normal reproductive function in mammals. A major goal of our lab and of this thesis is to reveal the intracellular mechanisms controlling FSH synthesis. The expression of the FSHβ subunit gene (Fshb) is rate-limiting in production of the mature dimeric hormone and is regulated by numerous endocrine hormones and paracrine acting factors, including gonadotropin-releasing hormone, sex steroids, and transforming growth factor β (TGFβ) superfamily ligands such as activins. Recent studies suggest that bone morphogenetic proteins (BMPs), a sub-family of TGFβ family ligands, also regulate Fshb transcription. BMP2 and BMP4 were further observed to stimulate Fshb transcription synergistically with activins. Here, I used the immortalized murine gonadotrope cell line, LβT2, to investigate mechanisms by which BMP2 regulates Fshb gene expression. I determined that BMP2 acts through the BMP receptors BMPR1A and BMPR2 to stimulate Fshb transcription. The data suggest that BMP2's effect on Fshb expression is more significant when acting synergistically with activins, and appears to depend on BMP-stimulated gene expression. cDNA microarray analyses identified inhibitor of DNA binding (Id) proteins as BMP2 gene targets. I showed that Id2 and Id3 are required for BMP2 to stimulate Fshb transcription synergistically with activin A. Additionally, Id2 and Id3 physically interact with SMAD3, a major effector of activin signaling, to cooperatively stimulate Fshb transcription. Using gonadotrope cells, I showed that BMP2 signals via BMPRIA, BMPR2 and the intracellular signaling proteins SMADs 1 and 5 to stimulate Id3 transcription. I identified a novel BMP2 response element (BRE) in the proximal murine Id3 promoter that mediates SMAD1/5-dependent Id3 transcription. Furthermore, this BRE acts cooperatively with a previously identified distal BRE to mediate BMP2-stimulated Id3 expression. Overall, my work defines a mechanism whereby BMP2 regulates Fshb expression synergistically with activin A. By understanding multiple pathways mediating Fshb expression, we will develop a more complete picture of fundamental mechanisms governing reproductive physiology in mammals. Such knowledge may provide the necessary foundation for novel insights into causes of some forms of infertility and may therefore lead to the development of newer and more effective treatments.
L'hormone folliculo-stimulante (FSH) est nécessaire pour la reproduction chez les mammifères. Le but principal de notre laboratoire et de cette thèse est d'étudier les mécanismes intracellulaires modulant la synthèse de FSH. L'expression du gène de la chaîne béta (β) de FSH (Fshb) est l'étape limitante de la synthèse de cette hormone. Cette dernière est régulée par de nombreuses hormones endocriniennes et de facteurs paracrins comprenant la gonadolibérine, les stéroïdes sexuels et les ligands de la famille de facteur de croissance transformant de type β (TGFβ) tels que les activines. Des études récentes suggèrent que les gènes du développement (BMPs), une sous-famille des ligands de la famille de TGFβ, sont aussi des régulateurs de Fshb. Nous avons observé que BMP2 et BMP4 peuvent stimuler la transcription de Fshb synergistiquement avec les activines. Ici, j'ai utilisé les gonadotropes murines immortalisées, LβT2, pour étudier les mécanismes par lesquels BMP2 régule l'expression du gène de Fshb. J'ai déterminé que BMP2 agit via les récepteurs de BMP, BMPR1A et BMPR2, pour stimuler la transcription de Fshb. Les résultats suggèrent que l'effet de BMP2 sur l'expression de Fshb soit potentialisé lorsque BMP2 agit en coopération avec les activines, et semble dépendre de l'expression de gènes stimulés par les BMP. La puce à ADN a identifié que l'expression des gènes pour les protéines inhibitrices de l'ADN-liante (Ids) est stimulé par BMP2. J'ai démontré que Id2 et Id3 sont requis pour que BMP2 stimule la transcription de Fshb de façon synergistique avec l'activine A. De plus, Id2/3 et SMAD3, un effecteur important de la signalisation d'activine, font liaison physique pour stimuler coopérativement la transcription de Fshb. En utilisant les cellules gonadotropes, j'ai prouvé que BMP2 communique par les récepteurs BMPRIA, BMPR2 et les protéines intracellulaires SMADs 1 et 5 pour stimuler la transcription d'Id3. J'ai identifié un élément de réponse du BMP2 (BRE) original dans la séquence du promoteur de l'Id3. Additionnellement, ce BRE agit coopérativement avec un autre BRE précédemment identifié pour stimuler l'expression d'Id3 par BMP2. Dans l'ensemble, mon travail définit un mécanisme par lequel BMP2 régule l'expression de Fshb de façon synergistique avec l'activine A. En approfondissant notre compréhension des signaux de transduction multiples qui contrôlent l'expression de Fshb, nous développerons une image plus complète des mécanismes qui régente la physiologie de la reproduction des mammifères. Ces connaissances nous permettront de mieux comprendre les causes de l'infertilité, ce qui peut ultimement mener au développement de nouvelles thérapies plus efficaces.
Idioma: en