Immunoglobulin superfamily, member 1 (IGSF1, formerly known as InhBP/p120) is a protein of unknown function, highly expressed in the pituitary gland. In this thesis, I characterized: 1) co- and post-translational processing of IGSF1, 2) expression of IGSF1 in several tissues, and 3) the link between IGSF1 and the hypothalamic-pituitary-thyroid (HPT) axis. The IGSF1/Igsf1 gene is located on the X chromosome, and multiple mRNA isoforms have been identified in both humans and mice. The canonical full-length protein is encoded by human mRNA isoforms IGSF1-1, IGSF1-3, and IGSF1-4, and murine Igsf1-1. Along with our collaborators, I demonstrated that the canonical full-length protein is co-translationally cleaved at an internal signal peptide into N-terminal (NTD) and C-terminal domains (CTD), and that N-linked glycosylation is important for trafficking of the CTD to the cell surface. I then investigated expression of IGSF1-CTD in the pituitary gland and several other tissues. Using a combination of approaches, I demonstrated Igsf1/IGSF1-CTD expression in anterior pituitary thyrotropes, somatotropes, and lactotropes, as well as in the murine hypothalamus and fetal liver. I also characterized the relative abundance of Igsf1 isoforms in the pituitary and hypothalamus, and the glycosylation patterns of IGSF1-CTD in different tissues.Finally, I sought to determine the function of IGSF1. Igsf1-deficient mice were previously generated by ablation of non-coding exon 1 (Igsf1Δex1). The mice were reported to be overtly normal, although analyses were largely limited to reproductive function, as IGSF1 had been predicted to play a role in the regulation of follicle-stimulating hormone synthesis. Our clinical collaborators identified mutations in IGSF1 in several male patients with central hypothyroidism. I showed that the disease-associated mutations lead to intracellular retention of the IGSF1-CTD protein, consistent with IGSF1 loss-of-function. Further, I analyzed HPT axis function of Igsf1-deficient male mice, and found that they phenocopy several features of the human disorder, thus confirming that loss of IGSF1 leads to central hypothyroidism. In addition, the mice have decreased pituitary thyroid-stimulating hormone (TSH) content and thyrotropin-releasing hormone receptor (Trhr) expression, suggestive of impaired TRH signaling. Overall, my work contributes to our understanding of IGSF1 expression, and describes a potential function for IGSF1 in regulating the HPT axis. Delineating molecular mechanisms of how IGSF1 acts in the pituitary gland to affect endocrine axes will contribute to the ongoing search for the function of this mysterious protein. / Le membre 1 de la superfamille des immunoglobulines (IGSF1, anciennement connu sous le nom InhBP/p120) est une protéine ayant une fonction inconnue, fortement exprimé dans la glande pituitaire. Dans cette thèse, j'ai caractérisé: 1) les processus co-et post-traductionnels de IGSF1, 2) l'expression de IGSF1 dans plusieurs tissus, et 3) le lien entre IGSF1 et l'axe hypothalamo-hypophyso-thyroïdien (HPT).Le gène IGSF1/Igsf1 est situé sur le chromosome X, et de multiples isoformes d'ARNm ont été identifiés chez les humains et les souris. La protéine canonique complète est codée par l'ARNm des isoformes IGSF1-1, IGSF1-3, et IGSF1-4 (homme), et Igsf1-1 (murine). Avec nos collaborateurs, j'ai démontré que la protéine canonique est clivé durant sa traduction en deux parts: le domaine N-terminal (NTD) et le domaine C-terminal (CTD) à cause d'un peptide signal interne, et que la N-glycosylation est importante pour le transport du CTD à la surface de la cellule. J'ai ensuite étudié l'expression d'IGSF1-CTD dans la glande pituitaire et de plusieurs autres tissus. En utilisant une combinaison d'approches, j'ai démontré l'expression d'Igsf1/IGSF1-CTD dans les thyrotropes, somatotropes, et lactotropes de l'hypophyse antérieure, ainsi que dans l'hypothalamus murin et le foie fœtal. J'ai également caractérisé l'abondance relative des isoformes Igsf1 dans l'hypophyse et l'hypothalamus, et les motifs de glycosylation des IGSF1-CTD dans différents tissus.Enfin, j'ai cherché à déterminer la fonction d'IGSF1. Des souris déficientes en Igsf1 ont été précédemment générées par l'ablation de l'exon 1 non-codant (Igsf1Δex1). Les souris ont été ouvertement normales, même si les analyses ont été largement limitées à la fonction de reproduction, comme cela avait été prédit IGSF1 à jouer un rôle dans la régulation de la synthèse de l'hormone folliculo-stimulante. Nos collaborateurs cliniciens ont identifiés des mutations dans IGSF1 dans plusieurs patients de sexe masculin atteints d'hypothyroïdie centrale. J'ai démontré que les mutations associées à la maladie causent la rétention intracellulaire de la protéine IGSF1-CTD, menant à une perte de fonction d'IGSF1. De plus, j'ai analysé la fonction de l'axe HPT des souris males déficientes en Igsf1, et j'ai constaté qu'ils phénocopient plusieurs traits de la maladie humaine, confirmant ainsi la perte de IGSF1 conduisant à l'hypothyroïdie centrale. En outre, les souris ont une diminution de thyrotropine (TSH) dans l'hypophyse et une diminution des récepteurs thyréolibérine (Trhr) suggérant une détérioration de la signalisation de thyréolibérine (TRH).Dans l'ensemble, mon travail contribue à notre compréhension de l'expression d'IGSF1, et décrit une fonction potentielle pour IGSF1 dans la régulation de l'axe HPT. La recherche des mécanismes moléculaires de la façon dont IGSF1 affecte les axes endocriniens dans l'hypophyse contribuera à la recherche permanente de la fonction de cette protéine mystérieuse.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.116893 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Bak, Beata |
| Contributors | Daniel Bernard (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Pharmacology and Therapeutics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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