In plants, flowering time is a tightly regulated process where several environmental and endogenous cues fine-tune the time of flowering. In Arabidopsis, four major genetic pathways regulate flowering time, namely photoperiod, vernalization, autonomous, and phytohormone gibberellic acid (GA) pathways. Arabidopsis is a facultative long day (LD) plant. LD promotes flowering whereas flowering is delayed in short day (SD) conditions. Here, we identified a basic-helix-loop-helix (bHLH) transcription factor called bHLH93 that is necessary to promote flowering only in SD. Also, photoperiod plays more critical roles in regulation of flowering time of bhlh93 mutant compared to GA and vernalization pathways. Thus, bHLH93 might represent a novel transcription factor absolutely required for Arabidopsis thaliana to evolve as a facultative LD plant. bhlh93 mutants also show severe adult phenotype such as shorter stature, curly and darker green leaves, and reduced fertility compared to wild type plants. These results suggest that bHLH93 controls plant stature, fertility and chlorophyll content in Arabidopsis. bHLH93 is expressed in a tissue-specific and developmental stage-dependent manner. bHLH93-YFP protein is localized in the nucleus. bHLH93 homodimerizes in yeast, and it has strong transcription activation activity in yeast. These data suggest that, like other bHLH proteins, bHLH93 may function as a transcriptional regulator in the nucleus controlling gene expression. We have identified floral repressor MAF5 as a major target of bHLH93 to promote flowering in SD. bHLH93 binds to MAF5 promoter element in vivo and in vitro. Other than MAF5, FLC and MAF1-2 are also up-regulated in bhlh93 but at a lower level than MAF5. The activation of multiple floral repressors correlates with bhlh93 flowering phenotype. Taken together, these data suggest that bHLH93 may provide selective advantage for evolution of facultative flowering behavior under varying environmental conditions for reproductive success. / text

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Basische Helix-Loop-Helix (bHLH)-Proteine bilden eine diverse Gruppe evolutionär gut konservierter Transkriptionsfaktoren. Viele transaktivierende bHLH-Proteine werden zelltyp- oder gewebespezifisch exprimiert und fungieren als wichtige Schlüsselregulatoren zellulärer Determinations- und Differenzierungsprozesse. Die eng verwandten neuronalen bHLH-Gene Neurod1, Neurod2 und Neurod6 werden in differenzierenden Pyramidenneuronen des sich entwickelnden zerebralen Kortex exprimiert und stehen schon lange im Verdacht, deren Reifung zu steuern. In der Vergangenheit wurde jedes der drei Gene in Mäusen inaktiviert. Untersuchungen an den einfach-defizienten Tieren konnten jedoch keine wichtigen Funktionen in embryonalen Pyramidenneuronen identifizieren. Da die Aminosäuresequenzen und die Expressionsmuster der Faktoren sehr ähnlich sind, wurde angenommen, dass sie sich redundante Funktionalität teilen. Um dies zu überprüfen, habe ich Neurod2/6-doppel-defiziente Tiere gezüchtet und unter besonderer Berücksichtigung der Differenzierung von Pyramidenneuronen und der Konnektivität des zerebralen Kortex analysiert: Die Experimente zeigen, dass Neurod2 und Neurod6 tatsächlich mehrere bisher unbekannte gemeinsame Funktionen haben, wobei jeder Faktor für den Verlust des jeweils anderen kompensieren kann. Zumindest eines der beiden Gene ist notwendig für (1) die Kontrolle der radialen Migration eines Teils der Pyramidenneurone, (2) die frühe Regionalisierung des zerebralen Kortex und (3) die Bildung kortikaler Projektionen vom Neokortex zum Striatum, zum Thalamus und zur kontralateralen Hemisphäre. Callosale Axone bilden in Neurod2/6-doppel-defizienten Mäusen Faserbündel die tangential in den medialen Kortex einwachsen, aber noch vor Erreichen des ipsilateralen Cingulums und vor dem Kontakt mit der Mittellinie stoppen und defaszikulieren. Es resultiert eine neue Variante der callosalen Agenesie, die nahelegt, dass es bisher nicht identifizierte Wachstumssignale im medialen Kortex gibt. Die Expression von Neurod1, welche sich normalerweise auf die Subventrikularzone beschränkt, persistiert in radial migrierenden Pyramidenneuronen der Intermediärzone und der Kortikalplatte von Neurod2/6-doppel-defizienten Mäusen. Diese ektopische Neurod1-Expression kann dort den Verlust von Neurod2 und Neurod6 kompensieren. In einem weiteren Schritt habe ich konditionale Neurod1/2/6-tripel-defiziente Mäuse gezüchtet. In diesen Tieren wird das Neurod1-Gen durch selektive genetische Rekombination in all jenen Zellen, die über Neurod6-Promoteraktivität verfügen, irreversibel entfernt: Wie erwartet, teilt sich Neurod1 weitere gemeinsame Funktionen mit Neurod2 und Neurod6. Zumindest eines der drei Gene ist notwendig für die Differenzierung hippokampaler Pyramidenzellen und die Hemmung des programmierten Zelltods der unreifen Neuronen des Cornu Ammonis. Während die gemeinsame Inaktivierung von Neurod1/2/6 zur Aplasie des Hippocampus führt, überlebt ein Großteil der neokortikalen Pyramidenzellen. Die terminale neuronale Differenzierung ist jedoch auch im Neokortex gestört und die neokortikale Konnektivität sehr stark reduziert. Diese Arbeit zeigt, dass die Transkriptionsfaktoren der NeuroD-Familie gemeinsam die Differenzierung, das Überleben, die Migration und das axonale Wachstum von pyramidalen Neuronen des sich entwickelnden zerebralen Kortex steuern. Während der Embryonalentwicklung ergeben sich folgende, teils überschneidende Funktionen der NeuroD-Gene: Die Differenzierung und das Überleben von hippocampalen Körnerzellen ist abhängig von Neurod1. Die frühen Schritte der Differenzierung von hippocampalen Pyramidenneuronen und deren Überleben sind eine Funktion von wahlweise Neurod1, Neurod2 oder Neurod6. Spätere neuronale Differenzierungsschritte, die Regionalisierung des Neokortex und das gezielte Wachstum wichtiger neokortikaler Faserzüge basieren auf Funktionen von Neurod2 oder Neurod6, aber nicht von Neurod1. Der postnatale Umbau des somatosensorischen Kortex und die funktionale Integration thalamischer Afferenzen wurden bereits als strikt Neurod2-abhängig beschrieben.

La réactivation aberrante du gène TWIST1 embryonnaire a été identifiée dans le laboratoire comme un mécanisme d'inactivation récurrente des voies dépendantes de p53 et Rb dans de nombreuses tumeurs. En diminuant la sénescence et l’induction de l'apoptose, TWIST1 coopère avec des protéines oncogéniques dans la transformation cellulaire in vitro et intervient dans l'initiation et la progression tumorale in vivo. Comme TWIST1 est très faiblement exprimée dans la plupart des cellules adultes différenciées, elle constitue une cible attrayante pour des thérapeutiques futures. Récemment, l’héterodimère TWIST1/E2A (E12 ou E47, deux produits d'épissage alternatif du gène TCF3) joue un rôle pro-métastatique dans le cancer de la prostate (Gajula et al., 2015), alors que ce complexe est la forme oncogénique de TWIST1 dans des cellules épithéliales mammaires humaines (Jacqueroud et al., 2016). L'hétérodimérisation par l'intermédiaire des domaines HLH est une condition sine qua non pour la formation de domaine de liaison d'ADN (Murre et Massari 2000). Une approche in silico basé que la modélisation par homologie des complexes de TWIST1 met en évidence le rôle déterminant des boucles inter-hélicales dans le maintien de complexes de TWIST1 à l’ADN en étudiant plusieurs insertions de TWIST1 observées chez les patients atteints de syndrome Saethre-Chotzen (Bouard et al., 2014). Ensuite des approches in silico et in vitro nous ont permis de comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents à la reconnaissance des séquences E-box des promoteurs de gènes cibles par l'héterodimère TE et leur stabilisation sur l'ADN (bouard et al., 2016). Nous avons décrit trois états différents du complexe TWIST1/E12 lié à l'ADN à des séquences E-box fonctionnels et modifiés en fonction de l'affinité de reconnaissance des E-box par TWIST1 / E12 (Bouard et al, 2016). Et enfin, cette approche in silico nous a permis de montrer l’impact de la phosphorylation de TWIST1 sur la dimérisation et sur la liaison à l’ADN des complexes de TWIST1. Cette dernière étude met en exergue l’importance des régulations post-traductionnelles dans l’étude de l’activité de la protéine TWIST1 et dans la recherche d’inhibiteurs / Aberrant reactivation embryonic TWIST1 gene has been identified in the laboratory as a recurrent inactivation mechanism dependent pathways of p53 and Rb in many tumors. Decreasing senescence and the induction of apoptosis, TWIST1 cooperates with oncogenic proteins in cell transformation in vitro and is involved in tumor initiation and progression in vivo. As TWIST1 is very weakly expressed in most adult differentiated cells, it is an attractive target for future therapies. Recently, the heterodimer TWIST1 / E2A (E12 or E47, two alternative splice product of the TCF3 gene) plays a pro-metastatic role in prostate cancer (Gajula et al., 2015), while the complex is the oncogenic form of TWIST1 in human mammary epithelial cells (Jacqueroud et al., 2016). The heterodimerization through HLH areas is a prerequisite for DNA binding domain of training (Massari and Murre 2000). An in silico approach that based homology modeling of complex TWIST1 highlights the key role of inter-hélicales loops in the DNA TWIST1 complex retention student TWIST1 several insertions observed in patients Saethre syndrome -Chotzen (Bouard et al., 2014). Then approaches in silico and in vitro have enabled us to understand the molecular mechanisms underlying the recognition of E-box sequences of the promoters of target genes by TE heterodimer and stabilize DNA (Bouard et al. 2016). We have described three different states of the complex TWIST1 / E12 bound to DNA to functional E-box sequences and modified according to the affinity recognition by E-box TWIST1 / E12 (Bouard et al, 2016). Finally, this approach in silico allowed us to show the impact of TWIST1 phosphorylation on dimerization and binding to DNA TWIST1 complexes. This latest study highlights the importance of post-translational regulation in the study of the activity of the protein and TWIST1 in the search for inhibitors

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / The heart is a complex organ that is composed of numerous cell types, which must integrate their programs for proper specification, differentiation, and cardiac morphogenesis. During cardiac development the basic helix-loop-helix transcription factor Hand2 is dynamically expressed within the endocardium and extra-cardiac lineages such as the epicardium, cardiac neural crest cells (cNCCs), and NCC derived components of the autonomic nervous system. To investigate Hand2 function within these populations we utilized multiple murine Hand2 Conditional Knockout (H2CKO) genetic models. These studies establish for the first time a functional requirement for Hand2 within the endocardium, as several distinct phenotypes including hypotrabeculation, tricuspid atresia, aberrant septation, and precocious coronary development are observed in endocardial H2CKOs. Molecular analyses reveal that endocardial Hand2 functions within the Notch signaling pathway to regulate expression of Nrg1, which encodes a crucial secreted growth factor. Furthermore, we demonstrate that Notch signaling regulates coronary angiogenesis via Hand2 mediated modulation of Vegf signaling. Hand2 is strongly expressed within midgestation NCC and endocardium derived cardiac cushion mesenchyme. To ascertain the function of Hand2 within these cells we employed the Periostin Cre (Postn-Cre), which marks cushion mesenchyme, a small subset of the epicardium, and components of the autonomic nervous system, to conditionally ablate Hand2. We find that Postn-Cre H2CKOs die shortly after birth despite a lack of cardiac structural defects. Gene expression analyses demonstrate that Postn-Cre ablates Hand2 from the adrenal medulla, causing downregulation of Dopamine Beta Hydroxylase (Dbh), a gene encoding a crucial catecholaminergic biosynthetic enzyme. Electrocardiograms demonstrate that 3-day postnatal Postn-Cre H2CKO pups exhibit significantly slower heart rates than control littermates. In conjunction with the aforementioned gene expression analyses, these results indicate that loss of Hand2 function within the adrenal medulla results in a catecholamine deficiency and subsequent heart failure.