Regulation of cortical neuron and astrocyte differentiation by the basic helix loop helix protein Hes6

Abstract

During development of the mammalian cerebral cortex, pluripotent neural progenitor cells located in the ventricular zone lining the lateral ventricles give rise to neurons, astrocytes, and oligodendrocytes. Neurogenesis precedes astrocyte differentiation, followed by oligodendrocyte differentiation. The mechanisms regulating the transition of undifferentiated progenitor cells into the differentiated state are regulated in part by basic-helix-loop-helix (bHLH) transcription factors of the Hairy/Enhancer of split (Hes) family. A number of Hes proteins are induced in response to the activation of the Notch signaling pathway. Notch-activated Hes proteins, like Hes1 or Hes5, are transcriptional repressors that inhibit cortical neurogenesis and promote astrocyte differentiation. Another Hes family member, termed Hes6, is not activated in response to Notch signaling and promotes neurogenesis, in contrast to Notch-activated Hes1 and Hes5. The objectives of the present studies were a) to elucidate the molecular mechanisms underlying the pro-neuronal activity of Hes6, and b) to determine whether or not Hes6 is also involved in glial cell differentiation. To pursue these goals, a structure function analysis was performed in which mutated forms of Hes6 were examined for their ability to promote neurogenesis using primary cultures of cortical neural progenitor cells. Moreover, Hes6 and mutated forms thereof were tested to determine whether they would inhibit astrocyte differentiation. It is shown here that Hes6 inhibits astrogenesis in addition to inducing neuronal differentiation. These two activities require separate structural domains, suggesting that that they are mediated by different molecular mechanisms.Durant le développement du cortex cérébral mammifère, des cellules souches neuronales situées dans la zone ventriculaire se différencient en neurones, astrocites, et oligodendrocites. Durant ce développement la neurogenèse prend place en premier, suivi par la différenciation des astrocites et celle des oligodendrocites. Les mécanismes régulateurs de la différenciation sont en parti sous le control des facteurs de transcriptions « basic-helix-loop-helix » (bHLH) appartenant au groupe « Hairy/Enhancer of split » (Hes). Plusieures protéines Hes sont activées par la signalisation de Notch. Ces protéines, tel Hes1 et Hes5, sont des inhibiteurs de transcription durant la neurogenèse corticale et promeuvent la différentiation des astrocites. Par contre Hes6, insensible aux signaux de Notch, promeut la neurogenèse. Les objectifs de cette étude consistent à: 1) mieux comprendre les mécanismes moléculaires de l'activité de Hes6 ; 2) étudier le rôle potentiel de Hes6 dans la différenciation des cellules glies. Nous avons analysé l'habileté de différents mutants de Hes6 à promouvoir la neurogenèse en employant un système de culture cellulaire primaire de cellules souches neuronales. De plus, ces différentes formes de Hes6 ont été testées pour leur effet sur l'inhibition de la différenciation des astrocites. Nous démontrons que Hes6 inhibe l'astrogenèse et promeut la différenciation neuronale. Ces deux activités requèrent différentes domaines structurelles, laissant présager différents mécanismes moléculaires