Activin is a member of TGF-β superfamily of growth and differentiation factors and has been shown to play a role in regulation of reproductive endocrine system, erythroid differentiation and mesoderm-induction of an embryo. Serum response factor (SRF) is a MADS box-containing transcription factor mediating the rapid transcriptional response to extracellular stimuli such as growth, stress, or differentiation signals. In this study, it was found that SRF inhibited Activin/FAST-1-dependent transcription using ARE-Luc reporter. SRF associated with both Smad2 and FAST-1 mediating Activin/FAST-1-dependent transcription. Furthermore, MH2 domain of Smad2 was required for interaction of Smad2 with SRF. MADS box domain of SRF interacted with FAST-1 and suppressed Activin/FAST-1-dependent transcription. It was also found that SRF associated with forkhead DNA-binding domain of FAST-1. SRF did not suppress either phosphorylation of Smad2 or Smad2-Smad4 complex formation induced by Activin. However, SRF reduced Activin-induced formation of Smad2-FAST-1 complex.
Because Activin/FAST-1-dependent transcription is essential for the mesoderm induction and axial patterning in Xenopus embryos, functions of Xenopus SRF (XSRF) in Xenopus early embryos were also examined. Ectopic expression of XSRF RNA inhibited mesoderm induction, both in marginal zone in vivo and by Activin signal in animal caps, and it also caused the embryonic malformations shown at later stages including anterior truncation and shortened body axis. These phenotypic defects were rescued by coexpression of a constitutively active form of FAST-1. Conversely, morpholino-mediated depletion of XSRF expanded the expression of mesodermal genes toward the ectodermal territory, and caused not only the severely shortened body axis and truncation of anterior structures but also defective gastrulation movement in Xenopus embryos. These axial defects by XSRF morpholino were rescued by coexpression of a constitutively repressive form of FAST-1. Overall, these results suggest that SRF may function to ensure the proper germ layer specification by inhibiting Activin signaling in Xenopus early development.
Activin은 TGF-β 그룹에 속하는 성장 및 분화인자로써 생식내분비계를 조절하며 적혈구 분화 및 배자에서의 중배엽 유도 등을 일으킨다. 혈청반응인자(SRF)는 MADS box 전사인자로서 성장, 스트레스, 혹은 분화 신호 같은 외부자극에 대한 급성전사반응에 관여한다. 본 연구에서는 혈청반응인자가 Activin/FAST-1 의존적인 전사를 억제한다는 사실을 ARE-Luc 리포터를 사용하여 발견하였다. 혈청반응인자는 Activin/FAST-1 의존적인 전사를 매개하는 Smad2와 FAST-1 양쪽 모두에 결합하였다. 또한 혈청반응인자가 Smad2의 MH2 domain에 결합함을 확인하였다. 특히 혈청반응인자의 MADS box domain이 FAST-1과의 결합에 중요하였으며 Activin/FAST-1 의존적 전사도 억제하였다. 혈청반응인자가 FAST-1의 forkhead DNA-binding domain과 결합한다는 사실 또한 발견하였다. 혈청반응인자는 Activin에 의한 Smad2의 인산화 및 Smad2-Smad4 복합체 형성을 억제하지는 못하였다. 하지만 Activin에 의해 형성된 Smad2-FAST-1 복합체의 형성은 감소시켰다.
Activin/FAST-1 의존적인 전사는 개구리(Xenopus) 배자에서의 중배엽유도 및 신체 축 형성에 중요하기 때문에 개구리의 초기 배자에서 개구리 혈청반응인자(XSRF)의 역할을 조사하였다. 개구리 혈청반응인자 RNA의 과발현은 동물극 조직에서 Activin신호에 의한 중배엽 유도 및 in vivo 상에서 변연대에서의 중배엽 유도를 둘 다 억제하였으며, 전방조직 유실 및 짧아진 신체 축을 가진 기형의 배자들을 발생시켰다. 이런 기형의 배자들은 항시 전사활성을 갖도록 조작된 FAST-1의 발현에 의해서 정상으로 회복되었다. 반대로, 개구리 혈청반응인자를 morpholino를 사용하여 그 발현을 감소시켰을 경우 중배엽관련 유전자들의 발현이 외배엽 쪽으로 확장되었으며 매우 짧아진 신체 축, 전방조직유실 및 낭배형성에 결함을 가진 배자들이 발생되었다. 그러나 개구리 혈청반응인자 morpholino에 의해 발생된 이러한 신체 축 결함들은 항시 전사억제활성을 갖도록 조작된FAST-1의 발현에 의해 회복되었다. 종합적으로 이러한 결과들은 혈청반응인자가 초기 개구리의 배자에서 Activin 신호전달을 막음으로써 적절한 배엽이 형성될 수 있도록 작용함을 시사한다
