ABSTRACT Activin, a member of the transforming growth factor (TGF-β) superfamily, induces mesoderm, endoderm and neuro-ectoderm formation in Xenopus embryos. Despite several previous studies, the complicated gene regulatory network and genes involved in this induction await more elaboration. We identified expression of various fibroblast growth factor (FGF) genes in activin/smad2 treated animal cap explants (AC) of Xenopus embryos. Activin/smad2 increased fgf3/8 expression, which was reduced by co-injection of dominant negative activin receptor (DNAR) and dominant negative Fgf receptor (DNFR). Interestingly, activin/smad2 also increased expression of dual specificity phosphatase 1 (dusp1) which has been known to inhibit Fgf signaling. Dusp1 overexpression in dorsal marginal zone caused gastrulation defect and decreased Jnk/Erk phosphorylation as well as Smad1 linker region phosphorylation. Dusp1 decreased neural and organizer gene expression with increasing of endodermal and ventral gene expression in smad2 treated AC, indicating that dusp1 modulates germ layer specification. Dusp1 decreased neural gene expression in fgf8 treated AC, suggesting that Erk and/or Jnk phosphorylation may be involved in fgf8 induced neural induction. In addition, dusp1 decreased the reporter gene activities of activin response element (ARE) and increased it for bmp response element (BRE), indicating that dusp1 modulates two opposite morphogen signaling of dorsal (activin/Smad2) and ventral (bmp/Smad1) tracks, acting to fine tune the Fgf/Erk pathway.

中文翻译：

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Dusp1 通过非洲爪蟾胚胎中的 FGF 信号抑制调节激活素/smad2 介导的胚层规范

摘要 激活素是转化生长因子 (TGF-β) 超家族的成员，在非洲爪蟾胚胎中诱导中胚层、内胚层和神经外胚层的形成。尽管之前有几项研究，但复杂的基因调控网络和参与这种诱导的基因还有待进一步阐述。我们在非洲爪蟾胚胎的激活素/smad2 处理的动物帽外植体 (AC) 中鉴定了各种成纤维细胞生长因子 (FGF) 基因的表达。激活素/smad2 增加了 fgf3/8 的表达，而显性失活激活素受体 (DNAR) 和显性失活 Fgf 受体 (DNFR) 的共同注射会降低这种表达。有趣的是，激活素/smad2 还增加了已知抑制 Fgf 信号传导的双重特异性磷酸酶 1 (dusp1) 的表达。Dusp1 在背侧边缘区的过度表达导致原肠胚形成缺陷并降低 Jnk/Erk 磷酸化以及 Smad1 接头区域磷酸化。Dusp1 随着 smad2 处理的 AC 中内胚层和腹侧基因表达的增加而降低神经和组织者基因表达，表明 dusp1 调节胚层规范。Dusp1 降低了 fgf8 处理的 AC 中的神经基因表达，表明 Erk 和/或 Jnk 磷酸化可能参与 fgf8 诱导的神经诱导。此外，dusp1 降低了激活素反应元件 (ARE) 的报告基因活性并增加了 bmp 反应元件 (BRE) 的报告基因活性，表明 dusp1 调节背侧 (激活素/Smad2) 和腹侧 (bmp/Smad1) 轨迹的两个相反的形态发生素信号传导，用于微调 Fgf/Erk 通路。Dusp1 随着 smad2 处理的 AC 中内胚层和腹侧基因表达的增加而降低神经和组织者基因表达，表明 dusp1 调节胚层规范。Dusp1 降低了 fgf8 处理的 AC 中的神经基因表达，表明 Erk 和/或 Jnk 磷酸化可能参与 fgf8 诱导的神经诱导。此外，dusp1 降低了激活素反应元件 (ARE) 的报告基因活性并增加了 bmp 反应元件 (BRE) 的报告基因活性，表明 dusp1 调节背侧 (激活素/Smad2) 和腹侧 (bmp/Smad1) 轨迹的两个相反的形态发生素信号传导，用于微调 Fgf/Erk 通路。Dusp1 随着 smad2 处理的 AC 中内胚层和腹侧基因表达的增加而降低神经和组织者基因表达，表明 dusp1 调节胚层规范。Dusp1 降低了 fgf8 处理的 AC 中的神经基因表达，表明 Erk 和/或 Jnk 磷酸化可能参与 fgf8 诱导的神经诱导。此外，dusp1 降低了激活素反应元件 (ARE) 的报告基因活性并增加了 bmp 反应元件 (BRE) 的报告基因活性，表明 dusp1 调节背侧 (激活素/Smad2) 和腹侧 (bmp/Smad1) 轨迹的两个相反的形态发生素信号传导，用于微调 Fgf/Erk 通路。Dusp1 降低了 fgf8 处理的 AC 中的神经基因表达，表明 Erk 和/或 Jnk 磷酸化可能参与 fgf8 诱导的神经诱导。此外，dusp1 降低了激活素反应元件 (ARE) 的报告基因活性并增加了 bmp 反应元件 (BRE) 的报告基因活性，表明 dusp1 调节背侧 (激活素/Smad2) 和腹侧 (bmp/Smad1) 轨迹的两个相反的形态发生素信号传导，用于微调 Fgf/Erk 通路。Dusp1 降低了 fgf8 处理的 AC 中的神经基因表达，表明 Erk 和/或 Jnk 磷酸化可能参与 fgf8 诱导的神经诱导。此外，dusp1 降低了激活素反应元件 (ARE) 的报告基因活性并增加了 bmp 反应元件 (BRE) 的报告基因活性，表明 dusp1 调节背侧 (激活素/Smad2) 和腹侧 (bmp/Smad1) 轨迹的两个相反的形态发生素信号传导，用于微调 Fgf/Erk 通路。