Englische Übersetzung des Titels: Study of the function of cAMP Response Element Binding Protein (CREB) and Activating Transcription Factor 1 (ATF1) during early mouse embryogenesis

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Abstract

Die Transkriptionsfaktoren cAMP Response Element Binding Protein (CREB), cAMP Response Modulatory Protein (CREM) und Activating Transcription Factor 1 (ATF1) werden innerhalb der Leucinzipperproteine in der CREB/ATF-Unterfamilie zusammengefaßt. Verschiedene Hormone, Wachstumsfaktoren und Neurotransmitter vermitteln über sekundäre Botenstoffe wie beispielsweise cAMP und Ca2+ eine Aktivierung der CREB/ATF-Proteine. Diese Aktivierung erfolgt mittels Phosphorylierung durch unterschiedliche Kinasen wie Proteinkinase A, Calmodulin-dependent Kinase II und IV oder auch ras-abhängigen Kinasen. Anschließend binden die CREB/ATF-Transkriptionsfaktoren als Dimere an das cAMP Response Element (CRE) in den regulatorischen Regionen zahlreicher Gene. Mäuse, die kein funktionelles CREB-Protein bilden können, sterben kurz nach der Geburt an einer Atelektase der Lunge. Zusätzlich zeigen sie einen Defekt in der T-Zellentwicklung und eine Reduktion bestimmter Hirnstrukturen. Mäusen ohne funktionelles ATF1-Protein dagegen, erscheinen gesund, sind fertil und zeigen auch keine histologischen Veränderungen. Um gegenseitige kompensatorische Effekte des jeweils anderen Proteins auszuschließen, wurden Doppelverpaarungen von Mäusen des Genotyps ATF1+/- CREB+/- vorgenommen. Die daraus resultierenden Tiere ohne funktionelles ATF1- und CREB-Protein sterben noch vor der Implantation in den Uterus. Im Vergleich zu Wildtyp-Embryonen gleichen Alters weisen die Doppelmutanten eine verminderte Zellzahl auf und sind in ihrer Entwicklung zurückgeblieben. Embryonen des Genotyps ATF1+/- CREB-/- können in den Uterus implantieren, weisen allerdings auffallende strukturelle Abnormalitäten auf und sterben nach wenigen Tagen. CREB und ATF1 sind somit in wichtige Prozesse der Embryonalentwicklung involviert. Sowohl CREB als auch ATF1 können das Fehlen der Funktion des anderen während der frühen Embryonalentwicklung kompensieren. Allerdings ist Kompensation durch ATF1 dosisabhängig.

Übersetzung des Abstracts (Englisch)

The activating transcription factor 1 (ATF1), the cAMP response element binding protein (CREB) and the cAMP response element modulatory protein (CREM), a subfamily of the basic leucine zipper transcription factors, share high sequence homology and mediate the transcriptional response to various extracellular signals, including peptide hormones, growth factors, neurotransmitters and Ca2+. Activation of the CREB/CREM/ATF1 proteins is mediated via different signaling pathways which converge to phosphorylate a distinct serine residue. ATF1, CREB and CREM activate gene expression by binding as homo- or heterodimers to the cAMP response element (CRE) in regulatory regions of target genes. To investigate the in vivo function the corresponding genes were inactivated by homologous recombination. Mice lacking the CREM gene exhibit an arrest in spermatogenesis. In contrast to CREB deficient mice, which suffer from perinatal lethylity due to atelectasis of the lung, mice lacking ATF1 do not exhibit any discernible phenotypic abnormalities. ATF1 and CREB, but not CREM, are strongly coexpressed during early mouse development. To identify the role of both proteins during early development and to circumvent possible compensatory effects, we therefore generated mice deficient for both, ATF1 and CREB. Complete inactivation of both proteins, ATF1 and CREB, results in developmental arrest and embryonic death before implantation. Embryos with only one functional ATF1 allele, in the absence of CREB, develop further but display severe structural defects and die around E9.5. Therefore, ATF1 and CREB proteins, play a crucial role during early mouse development. They can compensate for each other´s function, although they are not equivalent implying that the influence of each factor differs during early development.