Molecular analysis of a human PAX6 homeobox mutant

D'Elia, Angela; Puppin, Cinzia; Pellizzari, Lucia; Pianta, Annalisa; Bregant, Elisa; Lonigro, Renata; Tell, Gianluca; Fogolari, Federico; Heyningen, Veronica van; Damante, Giuseppe

doi:10.1038/sj.ejhg.5201579

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“…Reduced steady-state levels of protein have been proposed as a disease mechanism in other developmental eye diseases caused by mutations in transcription factor genes such as FOXC1 and PITX2 in Axenfeld-Rieger syndrome [35]–[37]. Interestingly, increased steady-state levels of another transcription factor protein, PAX6, are also thought to result in developmental eye disease (e.g., “partial aniridia”) [38], implying that perturbation of steady-state protein levels in either direction may cause disease. The relatively mild ocular presentation of the patients with missense mutations in this region of the PAX2 protein is also consistent with our finding that the three alleles tested are hypomorphic, rather than a complete loss-of-function [15].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Papillorenal Syndrome-Causing Missense Mutations in PAX2/Pax2 Result in Hypomorphic Alleles in Mouse and Human

et al. 2010

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Papillorenal syndrome (PRS, also known as renal-coloboma syndrome) is an autosomal dominant disease characterized by potentially-blinding congenital optic nerve excavation and congenital kidney abnormalities. Many patients with PRS have mutations in the paired box transcription factor gene, PAX2. Although most mutations in PAX2 are predicted to result in complete loss of one allele's function, three missense mutations have been reported, raising the possibility that more subtle alterations in PAX2 function may be disease-causing. To date, the molecular behaviors of these mutations have not been explored. We describe a novel mouse model of PRS due to a missense mutation in a highly-conserved threonine residue in the paired domain of Pax2 (p.T74A) that recapitulates the ocular and kidney findings of patients. This mutation is in the Pax2 paired domain at the same location as two human missense mutations. We show that all three missense mutations disrupt potentially critical hydrogen bonds in atomic models and result in reduced Pax2 transactivation, but do not affect nuclear localization, steady state mRNA levels, or the ability of Pax2 to bind its DNA consensus sequence. Moreover, these mutations show reduced steady-state levels of Pax2 protein in vitro and (for p.T74A) in vivo, likely by reducing protein stability. These results suggest that hypomorphic alleles of PAX2/Pax2 can lead to significant disease in humans and mice.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Papillorenal Syndrome-Causing Missense Mutations in PAX2/Pax2 Result in Hypomorphic Alleles in Mouse and Human

et al. 2010

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“…Three Pax6 missense (N50K, R128C, R242T) and one nonsense (R317X) mutants are based on naturally occurring mouse [113] and human [114], [115], [116] mutations. The reporter plasmids contained homologous promoters cloned in pGL3 (Promega).…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Pax6 Interactions with Chromatin and Identification of Its Novel Direct Target Genes in Lens and Forebrain

et al. 2013

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Pax6 encodes a specific DNA-binding transcription factor that regulates the development of multiple organs, including the eye, brain and pancreas. Previous studies have shown that Pax6 regulates the entire process of ocular lens development. In the developing forebrain, Pax6 is expressed in ventricular zone precursor cells and in specific populations of neurons; absence of Pax6 results in disrupted cell proliferation and cell fate specification in telencephalon. In the pancreas, Pax6 is essential for the differentiation of α-, β- and δ-islet cells. To elucidate molecular roles of Pax6, chromatin immunoprecipitation experiments combined with high-density oligonucleotide array hybridizations (ChIP-chip) were performed using three distinct sources of chromatin (lens, forebrain and β-cells). ChIP-chip studies, performed as biological triplicates, identified a total of 5,260 promoters occupied by Pax6. 1,001 (133) of these promoter regions were shared between at least two (three) distinct chromatin sources, respectively. In lens chromatin, 2,335 promoters were bound by Pax6. RNA expression profiling from Pax6+/− lenses combined with in vivo Pax6-binding data yielded 76 putative Pax6-direct targets, including the Gaa, Isl1, Kif1b, Mtmr2, Pcsk1n, and Snca genes. RNA and ChIP data were validated for all these genes. In lens cells, reporter assays established Kib1b and Snca as Pax6 activated and repressed genes, respectively. In situ hybridization revealed reduced expression of these genes in E14 cerebral cortex. Moreover, we examined differentially expressed transcripts between E9.5 wild type and Pax6−/− lens placodes that suggested Efnb2, Fat4, Has2, Nav1, and Trpm3 as novel Pax6-direct targets. Collectively, the present studies, through the identification of Pax6-direct target genes, provide novel insights into the molecular mechanisms of Pax6 gene control during mouse embryonic development. In addition, the present data demonstrate that Pax6 interacts preferentially with promoter regions in a tissue-specific fashion. Nevertheless, nearly 20% of the regions identified are accessible to Pax6 in multiple tissues.

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“…O gene ELP4 codifica uma das subunidades de um complexo de elongação, composto por seis subunidades, diretamente associado a RNA polimerase 2 durante a elongação transcricional, com papel de elemento regulatório da expressão do gene PAX6(297). Outros trabalhos também relatam a ocorrência de aniridia em paciente com deleção envolvendo o gene ELP4 sem alterações no gene PAX6(298,299,300,301). Assim, o caso do presente paciente ressalta o possível papel do gene ELP4 como elemento regulatório da expressão do gene PAX6.…”

unclassified

Investigação de fatores genéticos na etiologia de fendas orofaciais típicas

Simioni¹,

Lopes²

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Como é bom finalizar uma etapa da vida e ver que o esforço valeu a pena... Como é bom poder sentir o coração agradecido por tudo o que se passou... Como é bom ter muitas pessoas queridas e amadas para dividir esse momento e ter a oportunidade de agradecê-las pela ajuda e pelo apoio... Agradeço a minha orientadora Profa. Dra. Vera Lúcia Gil da Silva Lopes. Vera, obrigada por ao longo destes anos você ter sido muito mais que minha orientadora. Agradeço por você ser minha amiga e minha "mãe" também. Obrigada por ter confiado em mim para realização de mais um trabalho, pelas palavras de incentivo, por vibrar junto a cada experimento que dava certo. Agradeço a minha co-orientadora Profa. Dra. Cláudia Vianna Maurer Morelli. Agradeço por todo o carinho, disposição em me ajudar e pelas palavras de sabedoria. Agradeço por ser minha "comãe". Agradeço à banca examinadora pela disposição em participar na contribuição para o crescimento deste trabalho. Agradeço à Maria Eugênia Camargo do Laboratório de Microarranjos do Síncrotron que me ajudou na realização da técnica de aGH. Agradeço pela paciência para comigo em dias estressantes e cansativos. Agradeço a todos os pacientes e pais que aceitaram participar deste projeto. Agradeço à Fapesp e ao CNPq pelo apoio financeiro. Agradeço a todos os professores do Departamento de Genética Médica que participaram do meu crescimento profissional.Agradeço ao pessoal da limpeza que cuida dos nossos laboratórios.x Agradeço aos amigos de longa data, Társis e Érika, do antigo "quarteto fenomenal da Vera" que já não estão mais na Unicamp, mas que fazem parte deste trabalho.Agradeço a minha querida amiga Ilária. Obrigada por estar desde o começo deste trabalho comigo, pela amizade sincera, pelo carinho, pelos cafés, pelas conversas, pela presença.Agradeço a minha primeira "filha profissional" Gabriele. Obrigada por toda ajuda nos experimentos e pelo olhar compreensivo. Agradeço a Deus pela sensibilidade que Ele lhe deu para acolher as pessoas.Agradeço a um trio de amigos que "ganhei" em um momento da vida em que eu perdia: Tânia, Renata e Alexandre (Le). Tânia, obrigada por estar sempre disposta em me ajudar nos experimentos, pelas conversas filosóficas, pelas caronas, pela companhia diária. Re, obrigada pela companhia nos almoços, a ajuda com os pacientes e com as contas do projeto auxílio, pelo carinho. Le, agradeço por você estar sempre presente, estar sempre por perto e por cuidar de mim.Agradeço a duas amigas muito especiais, Luciana e Simone. Obrigada por vocês fazerem parte da minha vida e por eu poder dividir minha vida com vocês. Obrigada pelos conselhos.Agradeço ao meu amigo Rodrigo pelos abraços em todas as manhãs, pela ajuda com as análises dos dados e pela ótima companhia em viagens.Agradeço a Deus por trabalhar em um lugar com pessoas maravilhosas e pelo ambiente de trabalho harmonioso. Agradeço a todos os meus amigos do Departamento de Genética Médica que estiveram comigo ao longo destes quatro anos:

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Molecular analysis of a human PAX6 homeobox mutant

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