クロマチンリモデリング酵素CHD3は胚の生存には役割を果たしているが、初期の血管発達には役立たない

The chromatin-remodeling enzyme CHD3 plays a role in embryonic viability but is dispensable for early vascular development.

• Jun Xie
• Siqi Gao
• Christopher Schafer
• Sarah Colijn
• Vijay Muthukumar
• Courtney T Griffin

抄録

ATP依存性クロマチンリモデリング複合体は、エピジェネティックに標的遺伝子の転写を修飾し、様々な発生過程に影響を与えています。私たちの研究室では以前、NuRDクロマチンリモデリング複合体の中心的なATPアーゼであり触媒酵素であるCHD4が、マウス胚性内皮細胞において、妊娠中期に血管の完全性を転写制御することで重要な役割を果たしていることを明らかにしました。NuRD複合体は、CHD4の代わりにATPase CHD3を組み込むことができるので、我々はCHD3酵素が同様に血管の発達や完全性を調節しているのかどうかを疑問視した。我々はChd3のflox対立遺伝子を作製したが、生体内の胚性内皮細胞（Chd3ECKO）でChd3を欠失させても、致死性や血管異常の証拠は見られなかった。さらに、胚性内皮細胞（Chd3/4ECKO）においてChd3とChd4の二重欠失を行っても、Chd4ECKO変異体に見られる胚性表現型の時期と重症度を劇的に変化させることはなく、Chd3は初期の血管発達においてCHD4と協調的な役割を果たしていないことが示された。しかしながら、Sox2-Cre系統を用いて発生の上芽細胞段階でChd3を切除することにより、グローバルヘテロ接合性Chd3マウス（Chd3Δ/+）を生成することができ、これを後に交雑させ、離乳前のChd3Δ/Δ変異体の部分的な致死性を明らかにした。生き残ったChd3Δ/Δ変異体の組織から、これらの動物ではCHD3が効率的に欠失していること、およびCHD3が成体の野生型マウスの生殖腺および脳で高度に発現していることを確認することができました。したがって、CHD3-floxマウスは、このクロマチンリモデリング酵素が胚発生や生殖腺や脳の生理に果たす役割についての将来の研究に有益であると考えられます。

ATP-dependent chromatin-remodeling complexes epigenetically modulate transcription of target genes to impact a variety of developmental processes. Our lab previously demonstrated that CHD4-a central ATPase and catalytic enzyme of the NuRD chromatin-remodeling complex-plays an important role in murine embryonic endothelial cells by transcriptionally regulating vascular integrity at midgestation. Since NuRD complexes can incorporate the ATPase CHD3 as an alternative to CHD4, we questioned whether the CHD3 enzyme likewise modulates vascular development or integrity. We generated a floxed allele of Chd3 but saw no evidence of lethality or vascular anomalies when we deleted it in embryonic endothelial cells in vivo (Chd3ECKO). Furthermore, double-deletion of Chd3 and Chd4 in embryonic endothelial cells (Chd3/4ECKO) did not dramatically alter the timing and severity of embryonic phenotypes seen in Chd4ECKO mutants, indicating that CHD3 does not play a cooperative role with CHD4 in early vascular development. However, excision of Chd3 at the epiblast stage of development with a Sox2-Cre line allowed us to generate global heterozygous Chd3 mice (Chd3Δ/+), which were subsequently intercrossed and revealed partial lethality of Chd3Δ/Δ mutants prior to weaning. Tissues from surviving Chd3Δ/Δ mutants helped us confirm that CHD3 was efficiently deleted in these animals and that CHD3 is highly expressed in the gonads and brains of adult wildtype mice. Therefore, Chd3-flox mice will be beneficial for future studies about roles for this chromatin-remodeling enzyme in viable embryonic development and in gonadal and brain physiology.