Sox9-KO-Mausmodelle für Kampomele Dysplasie und XY-Geschlechtsumkehr
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mutationen im humanen SOX9-Gen, das für einen Transkriptionsfaktor codiert, führt zu XY-Geschlechtsumkehr, es tritt ein weiblicher Phänotyp auf bei Vorliegen eines männlichen Karyotyps 46,XY. Betroffene Personen leiden gleichzeitig an dem Skelettmißbildungssyndrom der kampomelen Dysplasie. Unter Einsatz einer konditionellen Sox9-Linie untersuchen wir seit Jahren die Funktion von Sox9 bei der Testisentwicklung am Mausmodell. Wir hatten früher gezeigt, daß CRE-loxP-vermittelte konditionelle Inaktivierung von Sox9 vor dem Embryonaltag 11.5 (E11.5), dem Zeitpunkt der Testisdeterminierung, zur Ausbildung von Ovar statt Testis und damit zu kompletter gonadaler Geschlechtsumkehr beim XY-Männchen führt. Wir haben dann gezeigt, daß testisspezifische AMH- Cre-vermittelte Inaktivierung von Sox9 alleine am Tag E14.0 zu später Sterilität nach 5 Monaten führt und daß gleichzeitige Inaktivierung von Sox8 zu primärer Sterilität führt. Expression Profiling der Sox9-Einfachmutante ergab nun, daß die Sox9-defizienten Testes, neben der Hochregulierung von Ovarmarkern, Deregulierung von Genen für Stressantwort und Entzündungsreaktionen aufweisen, was auch bei Männern mit Infertilität beobachtet wird. Analysen der Sox9,Sox8-Doppelmutanten mittels Histologie, Immunfluoreszenz, Elektronenmikroskopie und Expression Profiling lieferten Hinweise auf Transdifferenzierung mutanter Sertolizellen in Granulosazellen, die Ovar-spezifische Marker wie Wnt4, Rspo1 und Foxl2 exprimieren. Die mutanten Testisstränge zeigen früh einsetzende Veränderung und partielle Auflösung der die Testisstränge umgebenden Basallamina, eine mögliche Erklärung für den progredienten Verlust an Testissträngen und für das Auftreten von Sertolizellen im Interstitium. Die Sox9,Sox8-Doppelmutanten hatten ein charakteristisch verändertes Expressionsprofil für Gdnf und Dhh gezeigt (für die Aufrechterhaltung des Pools an Spermatogonien-Stammzellen bzw. für die Differenzierung der Leydigzellen verantwortlich), das beide Gene als potentielle SOX9,SOX8-Zielgene identifizierte. In Transfektionsexperimenten konnten wir nun einen SOX9-abhängigen Enhancer 300 kb vor Gdnf identifizieren, der aktuell näher charakterisiert wird. Unter Verwendung der AMH-Cre-Linie erzeugten wir einen konditionellen Dicer-Knockout, der zeigte, daß Dicer notwendig ist für die Aufrechterhaltung der Sertolizellfunktion und der Spermatogenese, in Übereinstimmung mit analogen Daten der Arbeitsgruppe um Serge Nef. Auf neuere Entwicklungen während der Laufzeit des Vorhabens reagierend analysierten wir eine Kohorte von 66 Patientinnen mit XY-Gonadendysgenesie auf Mutationen im humanen Homolog des bei der Maus beschriebenen Enhancers TES nahe am SOX9-Gen, mit negativem Ergebnis. Bei zwei Fällen aus der gleichen Kohorte identifizierten wir jedoch Deletionen weit entfernt von SOX9, die zusammen mit weiteren Fällen ein 13 kb-Intervall definieren, das einen funktionellen Testis-Enhancer von SOX9 enthalten muß und der in einem neuen DFG-Vorhaben charakterisiert wird. In diesem neuen Vorhaben wird ferner an einem Sox9,Sox8-Doppelknockout im adulten Testis mit Hilfe von Tamoxifen-induzierbaren Cre-Linien gearbeitet, für den in diesem nun abgeschlossenen Vorhaben die Basis gelegt wurde. Dieses Projekt geht der Frage nach, ob Sox9+Sox8 das Ovarprogramm permanent im Testis reprimieren müssen, wie kürzlich umgekehrt für Foxl2 im adulten Ovar gezeigt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Sox9 is required for invagination and survival of the otic placode in mice. Dev. Biol. 317, 213-224 (2008)
Barrionuevo, F., Naumann, A., Bagheri-Fam, S., Taketo, M.M., Scherer, G., and Neubüser, A.
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Testis cord differentiation after the sex determination stage is independent of Sox9 but fails in the combined absence of Sox9 and Sox8. Dev. Biol. 327, 301-312 (2009)
Barrionuevo, F., Georg, I., Scherthan, H., Lecureuil, C., Guillou, F., Wegner, M., and Scherer, G.
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The PGD2 pathway, independently of FGF9, amplifies SOX9 activity in Sertoli cells during male sexual differentiation. Development 136, 1813-1821 (2009)
Moniot, M., Declosmenil, F., Barrionuevo, F., Scherer, G., Aritake, K., Malki, S., Marzi, L., Cohen-Solal, A., Georg, I., Klattig, J., Englert, C., Kim, Y., Capel, B., Eguchi, N., Urade, Y., Boizet-Bonhoure, B., and Poulat, F.
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Dicer is required for Sertoli cell function and survival. Int. J. Dev. Biol. 54, 867-875 (2010)
Kim, G.-J., Georg, I., Scherthan, H., Merkenschlager, M., Guillou, F., Scherer, G., and Barrionuevo, F.
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Mutations of the SRY-responsive enhancer of SOX9 are uncommon in XY gonadal dysgenesis. Sex. Dev. 4, 321-325 (2010)
Georg, I., Bagheri-Fam, S., Knower, K.C., Wieacker, P., Scherer, G., and Harley, V.
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Profiling spermatogenic failure in adult testes bearing Sox9-deficient Sertoli cells identifies genes involved in feminization, inflammation and stress. Reprod. Biol. Endocrinol. 8, 154 (2010)
Lardenois, A., Chalmel, F., Barrionuevo, F., Demougin, P., Scherer, G., and Primig, M.
