Die sezernierte Serin-Protease xHtrA1 ist ein positiver Rückkoppelungsfaktor von weitreichenden FGF-Signalen

Fibroblasten-Wachstumsfaktoren (FGFs) sind wichtige Signalmoleküle, deren Aktivität sorgsam reguliert werden muss. Wir haben kürzlich das Xenopus-Homolog von HtrA1 (xHtrA1) in einem direkten Screen nach sezernierten Proteinen identifiziert (Pera, Hou et al., 2005. Int. J. Dev. Biol. 49, 781-796). In der vorliegenden Arbeit zeigen wir, dass xHtrA1 mit FGF8 ko-exprimiert ist, und dass xHtrA1-Transkription durch FGF-Signale aktiviert werden kann, was vermuten lässt, dass xHtrA1der FGF8-Synexpressionsgruppe angehört. Missexpression von xHtrA1 ahmt viele Effekte von FGFs nach wie posteriore Spezifizierung der Körperachse, Mesoderm-Induktion, neuronale Differenzierung, Zellbewegung und Proliferation. Hemmung der xHtrA1-Aktivität durch Antisense-Morpholino-Oligonukleotide oder einen polyklonalen Antikörper verursacht einen Phänotyp, der dem eines FGF-Funktionsverlustes entspricht, nämlich Vergrösserung von Kopf- und Unterdrückung von ventroposterioren Strukturen. xHtrA1-Morpholinos! hemmen ausserdem Mesoderm-Bildung und neuronale Differenzierung. xHtrA1 kooperiert mit FGF-Signalen und benötigt einen intakten FGF-Signalweg, um seine musterbildendenden Aktivitäten auszuüben. xHtrA1 stimuliert die FGF/ERK-Aktivität, induziert Transkription von FGF4- und FGF8-Genen und erlaubt weitreichende FGF-Signalwirkung. In biochemischen Experimenten konnten wir aufzeigen, dass xHtrA1 die Spaltung von Biglycan, Syndecan-4 und Glypican-4 auslöst. Heparansulfat und Dermatansulfat induzieren in mikroinjizierten Xenopus-Embryonen Posteriorisierung, Mesoderm-Induktion und neuronale Differenzierung auf eine FGF-abhängige Art und Weise. Diese Befunde legen nahe, dass xHtrA1 als ein positiver Rückkoppelungsfaktor von FGF-Signalen wirken könnte und durch proteolytische Spaltung von Proteoglykanen weitreichende FGF-Signalwirkung im extrazellulären Raum gewährleistet.Fibroblast growth factors (FGFs) are important signaling molecules, whose activities need to be tightly controlled. We have recently identified the Xenopus homolog of HtrA1 (xHtrA1) in a direct screen for secreted proteins (Pera, Hou et al., 2005. Int. J. Dev. Biol. 49, 781-796). In this thesis, we show that xHtrA1 is co-expressed with FGF8 in the embryo, and that its expression is activated by FGF signals, suggesting that xHtrA1 belongs to the FGF8 synexpression group. Misexpression of xHtrA1 phenocopies multiple effects of FGFs, including posterior specification, mesoderm induction, neuronal differentiation, cell motility and proliferation. Downregulation of xHtrA1 activity via an antisense morpholino oligonucleotide or a polyclonal antibody leads to an overall phenotype reminiscent of FGF loss-of-function, with enlargement of head and reduction of ventroposterior structures. xHtrA1-MO also impairs mesoderm formation and neuronal differentiation. xHtrA1 cooperates with FGF! and requires intact FGF signaling pathway for its patterning activities. xHtrA1 stimulates FGF/ERK activity, induces the transcription of FGF4 and FGF8 and allows long-range FGF signaling. In biochemical experiments, we could demonstrate that Biglycan, Syndecan4 and Glypican4 are cleaved by xHtrA1. In microinjected Xenopus embryos, purified heparan sulfate and dermatan sulfate induce posteriorization, mesoderm induction and neuronal differentiation in an FGF-dependent manner. These findings suggest that xHtrA1 may act as a positive feedback regulator of FGF signals that through proteolytic cleavage of proteoglycans allows long-range FGF signaling in the extracellular space