Transcriptional profiling reveals functional links between RasGrf1 and Pttg1 in pancreatic beta cells

Abstract

[ES]Antecedentes: Nuestra caracterización previa de ratones con deficiencia de RasGrf1 descubrió defectos significativos en el número y tamaño de los islotes pancreáticos, así como en el desarrollo de las células beta y la función de señalización, lo que generó dudas sobre los mecanismos que vinculan a RasGrf1 con la generación de esos fenotipos "pancreáticos". Resultados: Comparamos el perfil transcripcional de islotes pancreáticos altamente purificados de ratones KO RasGrf1 con el de animales de control WT utilizando microarrays de oligonucleótidos comerciales. La eliminación de RasGrf1 dio como resultado la expresión genética diferencial de numerosos componentes de las vías de señalización de MAPK y calcio, lo que sugiere una contribución relevante de este GEF a la modulación de la señalización celular en los linajes celulares que integran los islotes pancreáticos. Mientras que el perfil transcripcional general de los islotes pancreáticos fue altamente específico en comparación con otros órganos de los mismos ratones KO, una represión específica significativa de Pttg1 fue una alteración transcripcional común compartida con otros tejidos de origen neuroectodérmico. Esta observación, junto con las notables similitudes fenotípicas pancreáticas entre los ratones RasGrf1 KO y Pttg1 KO, sugirieron la posibilidad de vínculos reguladores funcionales proximales entre RasGrf1 y Pttg1 en linajes de células pancreáticas que expresan estas proteínas. El análisis de la región promotora de mPttg1 identificó sitios de reconocimiento específicos para numerosos factores de transcripción que también se expresaron diferencialmente en los islotes pancreáticos RasGrf1 KO y se sabe que son relevantes para la señalización de Ras-ERK, así como para la función de las células beta. Los ensayos de luciferasa en células de insulinoma BT3 demostraron la capacidad de RasGrf1 para modular la actividad del promotor mPttg1 a través de señales mediadas por ERK. El análisis de la interacción fenotípica entre RasGrf1 y Pttg1 en ratones con doble knockout RasGrf1/Pttg1 mostró que la eliminación combinada de los dos loci resultó en un espectacular reducción de las células beta y de los islotes y de la función de homeostasis de la glucosa que se acercaron a los medidos en ratones KO Pttg1 individuales y fueron significativamente más bajos que los observados en ratones KO RasGrf1 individuales. Conclusiones: El perfil transcripcional específico y el comportamiento de señalización de los islotes pancreáticos RasgGrf1 KO, junto con el dominio de Pttg1 sobre RasGrf1 con respecto a la generación de estos fenotipos en el páncreas de ratón, sugieren que RasGrf1 es un componente importante de las vías de transducción de señales que regulan la expresión de Pttg1 y que ambas proteínas son necesarias para controlar el desarrollo y las respuestas fisiológicas de las células beta.

[EN]Background: Our prior characterization of RasGrf1 deficient mice uncovered significant defects in pancreatic islet count and size as well as beta cell development and signaling function, raising question about the mechanisms linking RasGrf1 to the generation of those “pancreatic” phenotypes. Results: Here, we compared the transcriptional profile of highly purified pancreatic islets from RasGrf1 KO mice to that of WT control animals using commercial oligonucleotide microarrays. RasGrf1 elimination resulted in differential gene expression of numerous components of MAPK- and Calcium-signaling pathways, suggesting a relevant contribution of this GEF to modulation of cellular signaling in the cell lineages integrating the pancreatic islets. Whereas the overall transcriptional profile of pancreatic islets was highly specific in comparison to other organs of the same KO mice, a significant specific repression of Pttg1 was a common transcriptional alteration shared with other tissues of neuroectodermal origin. This observation, together with the remarkable pancreatic phenotypic similarities between RasGrf1 KO and Pttg1 KO mice suggested the possibility of proximal functional regulatory links between RasGrf1 and Pttg1 in pancreatic cell lineages expressing these proteins. Analysis of the mPttg1 promoter region identified specific recognition sites for numerous transcription factors which were also found to be differentially expressed in RasGrf1 KO pancreatic islets and are known to be relevant for Ras-ERK signaling as well as beta cell function. Reporter luciferase assays in BT3 insulinoma cells demonstrated the ability of RasGrf1 to modulate mPttg1 promoter activity through ERK-mediated signals. Analysis of the phenotypic interplay between RasGrf1 and Pttg1 in double knockout RasGrf1/Pttg1 mice showed that combined elimination of the two loci resulted in dramatically reduced values of islet and beta cell count and glucose homeostasis function which neared those measured in single Pttg1 KO mice and were significantly lower than those observed in individual RasGrf1 KO mice. Conclusions: The specific transcriptional profile and signaling behavior of RasgGrf1 KO pancreatic islets, together with the dominance of Pttg1 over RasGrf1 with regards to the generation of these phenotypes in mouse pancreas, suggest that RasGrf1 is an important upstream component of signal transduction pathways regulating Pttg1 expression and controlling beta cell development and physiological responses.