During development, hematopoietic stem cells (HSCs) derive from specialized endothelial cells (ECs) called hemogenic endothelium (HE) via a process called endothelial-to-hematopoietic transition (EHT). Hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) has been reported to positively modulate EHT in vivo, but current data indicate the existence of other regulators of this process. Here we show that in zebrafish, Hif-2α also positively modulates HSC formation. Specifically, HSC marker gene expression is strongly decreased in hif-1aa;hif-1ab (hif-1α) and in hif-2aa;hif-2ab (hif-2α) zebrafish mutants and morphants. Moreover, live imaging studies reveal a positive role for hif-1α and hif-2α in regulating HE specification. Knockdown of hif-2α in hif-1α mutants leads to a greater decrease in HSC formation, indicating that hif-1α and hif-2α have partially overlapping roles in EHT. Furthermore, hypoxic conditions, which strongly stimulate HSC formation in wild-type animals, have little effect in the combined absence of Hif-1α and Hif-2α function. In addition, we present evidence for Hif and Notch working in the same pathway upstream of EHT. Both notch1a and notch1b mutants display impaired EHT, which cannot be rescued by hypoxia. However, overexpression of the Notch intracellular domain in ECs is sufficient to rescue the hif-1α and hif-2α morphant EHT phenotype, suggesting that Notch signaling functions downstream of the Hif pathway during HSC formation. Altogether, our data provide genetic evidence that both Hif-1α and Hif-2α regulate EHT upstream of Notch signaling.

中文翻译：

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Hif-1α 和 Hif-2α 调节斑马鱼的造血内皮和造血干细胞形成

在发育过程中，造血干细胞 (HSC) 源自称为造血内皮 (HE) 的特化内皮细胞 (EC)，通过称为内皮-造血转化 (EHT) 的过程。据报道，缺氧诱导因子-1α (HIF-1α) 可在体内积极调节 EHT，但目前的数据表明该过程存在其他调节剂。在这里我们表明，在斑马鱼中，Hif-2α 也积极调节 HSC 的形成。具体而言，HSC 标记基因表达在 hif-1aa;hif-1ab (hif-1α) 和 hif-2aa;hif-2ab (hif-2α) 斑马鱼突变体和变形体中显着降低。此外，实时成像研究揭示了 hif-1α 和 hif-2α 在调节 HE 规范中的积极作用。hif-1α 突变体中 hif-2α 的敲低导致 HSC 形成的更大减少，表明 hif-1α 和 hif-2α 在 EHT 中具有部分重叠的作用。此外，强烈刺激野生型动物 HSC 形成的缺氧条件在 Hif-1α 和 Hif-2α 功能联合缺失的情况下几乎没有影响。此外，我们提供了 Hif 和 Notch 在 EHT 上游相同途径中工作的证据。缺口 1a 和缺口 1b 突变体都显示 EHT 受损，缺氧无法挽救。然而，ECs 中 Notch 细胞内结构域的过度表达足以挽救 hif-1α 和 hif-2α morphant EHT 表型，表明 Notch 信号在 HSC 形成过程中在 Hif 通路下游起作用。总之，我们的数据提供了遗传证据，表明 Hif-1α 和 Hif-2α 都在 Notch 信号传导上游调节 EHT。在野生型动物中强烈刺激 HSC 形成，在 Hif-1α 和 Hif-2α 功能联合缺失的情况下几乎没有影响。此外，我们提供了 Hif 和 Notch 在 EHT 上游相同途径中工作的证据。缺口 1a 和缺口 1b 突变体都显示 EHT 受损，缺氧无法挽救。然而，ECs 中 Notch 细胞内结构域的过度表达足以挽救 hif-1α 和 hif-2α morphant EHT 表型，表明 Notch 信号在 HSC 形成过程中在 Hif 通路下游起作用。总之，我们的数据提供了遗传证据，表明 Hif-1α 和 Hif-2α 都在 Notch 信号传导上游调节 EHT。在野生型动物中强烈刺激 HSC 形成，在 Hif-1α 和 Hif-2α 功能联合缺失的情况下几乎没有影响。此外，我们提供了 Hif 和 Notch 在 EHT 上游相同途径中工作的证据。缺口 1a 和缺口 1b 突变体都显示 EHT 受损，缺氧无法挽救。然而，ECs 中 Notch 细胞内结构域的过度表达足以挽救 hif-1α 和 hif-2α morphant EHT 表型，表明 Notch 信号在 HSC 形成过程中在 Hif 通路下游起作用。总之，我们的数据提供了遗传证据，表明 Hif-1α 和 Hif-2α 都在 Notch 信号传导上游调节 EHT。缺口 1a 和缺口 1b 突变体都显示 EHT 受损，缺氧无法挽救。然而，ECs 中 Notch 细胞内结构域的过度表达足以挽救 hif-1α 和 hif-2α morphant EHT 表型，表明 Notch 信号在 HSC 形成过程中在 Hif 通路下游起作用。总之，我们的数据提供了遗传证据，表明 Hif-1α 和 Hif-2α 都在 Notch 信号传导上游调节 EHT。缺口 1a 和缺口 1b 突变体都显示 EHT 受损，缺氧无法挽救。然而，ECs 中 Notch 细胞内结构域的过度表达足以挽救 hif-1α 和 hif-2α morphant EHT 表型，表明 Notch 信号在 HSC 形成过程中在 Hif 通路下游起作用。总之，我们的数据提供了遗传证据，表明 Hif-1α 和 Hif-2α 都在 Notch 信号传导上游调节 EHT。