Trophectoderm (TE), the first differentiated cell lineage of mammalian embryogenesis, forms the placenta, a structure unique to mammalian development. The differentiation of TE is a hallmark event in early mammalian development, but molecular mechanisms underlying this first differentiation event remain obscure. Embryonic stem (ES) cells can be induced to differentiate into the TE lineage by forced repression of the POU-family transcription factor, Oct3/4. We show here that this event can be mimicked by overexpression of Caudal-related homeobox 2 (Cdx2), which is sufficient to generate proper trophoblast stem (TS) cells. Cdx2 is dispensable for trophectoderm differentiation induced by Oct3/4 repression but essential for TS cell self-renewal. In preimplantation embryos, Cdx2 is initially coexpressed with Oct3/4 and they form a complex for the reciprocal repression of their target genes in ES cells. This suggests that reciprocal inhibition between lineage-specific transcription factors might be involved in the first differentiation event of mammalian development.

Outside cells of the preimplantation mouse embryo form the trophectoderm (TE), a process requiring the transcription factor Tead4. Here, we show that transcriptionally active Tead4 can induce Cdx2 and other trophoblast genes in parallel in embryonic stem cells. In embryos, the Tead4 coactivator protein Yap localizes to nuclei of outside cells, and modulation of Tead4 or Yap activity leads to changes in Cdx2 expression. In inside cells, Yap is phosphorylated and cytoplasmic, and this involves the Hippo signaling pathway component Lats. We propose that active Tead4 promotes TE development in outside cells, whereas Tead4 activity is suppressed in inside cells by cell contact- and Lats-mediated inhibition of nuclear Yap localization. Thus, differential signaling between inside and outside cell populations leads to changes in cell fate specification during TE formation.

We present a draft genome sequence of the platypus, Ornithorhynchus anatinus. This monotreme exhibits a fascinating combination of reptilian and mammalian characters. For example, platypuses have a coat of fur adapted to an aquatic lifestyle; platypus females lactate, yet lay eggs; and males are equipped with venom similar to that of reptiles. Analysis of the first monotreme genome aligned these features with genetic innovations. We find that reptile and platypus venom proteins have been co-opted independently from the same gene families; milk protein genes are conserved despite platypuses laying eggs; and immune gene family expansions are directly related to platypus biology. Expansions of protein, non-protein-coding RNA and microRNA families, as well as repeat elements, are identified. Sequencing of this genome now provides a valuable resource for deep mammalian comparative analyses, as well as for monotreme biology and conservation. The duck-billed platypus (Ornithorhynchus anatinus) is a unique egg-laying mammal, with lactation, venom and a bill. It even has an electro­sensory system for foraging underwater. Platypuses are monotremes descended from the most basal branch of the mammalian lineage and combine aspects of both reptilian and mammalian biology. Now an international consortium reports the sequence and analysis of the platypus genome. It is an amalgam of reptilian, mammalian and its own unique characteristics that provides clues to the function and evolution of all mammalian genomes. As well as helping uncover the origins of genomic imprinting, analyses show that platypus and reptile venom proteins have been co-opted independently from the same gene families; milk protein genes are conserved; and immune gene family expansions are directly related to platypus biology. The sequence provides an invaluable resource for comparative genomics, and it will be important for monotreme conservation. The cover image shows the bill with electro­sensory pits, eye and ear opening behind the eye. Platypuses are monotremes and combine aspects of both reptilian and mammalian behaviour. An international consortium reports the genome sequence and analysis of Ornithorhynchus anatinus and as expected, parts of the genome look more like mammals, whereas other parts more like reptiles or even chickens.

Extraembryonic endoderm (ExE) is differentiated from the inner cell mass of the late blastocyst-stage embryo to form visceral and parietal endoderm, both of which have an important role in early embryogenesis. The essential roles of Gata-6 and Gata-4 on differentiation of visceral endoderm have been identified by analyses of knockout mice. Here we report that forced expression of either Gata-6 or Gata-4 in embryonic stem (ES) cells is sufficient to induce the proper differentiation program towards ExE. We believe that this is the first report of a physiological differentiation event induced by the ectopic expression of a transcription factor in ES cells.

Embryonic stem (ES) cells are pluripotent cells derived from the inner cell mass (ICM) and the epiblast, and have been suggested to be a homogeneous population with characteristics intermediate between them. These cells express Oct3/4 and Rex1 genes, which have been used as markers to indicate the undifferentiated state of ES cells. Whereas Oct3/4 is expressed in totipotent and pluripotent cells in the mouse life cycle, Rex1 expression is restricted to the ICM, and is downregulated in pluripotent cell populations in the later stages, i.e. the epiblast and primitive ectoderm (PrE). To address whether ES cells comprise a homogeneous population equivalent to a certain developmental stage of pluripotent cells or a heterogeneous population composed of cells corresponding to various stages of differentiation, we established knock-in ES cell lines in which genes for fluorescent proteins were inserted into the Rex1 and Oct3/4gene loci to visualize the expression of these genes. We found that undifferentiated ES cells included at least two different populations, Rex1+/Oct3/4+ cells and Rex1-/Oct3/4+ cells. The Rex1-/Oct3/4+ and Rex1+/Oct3/4+ populations could convert into each other in the presence of LIF. In accordance with our assumption that Rex1+/Oct3/4+ cells and Rex1-/Oct3/4+ cells have characteristics similar to those of ICM and early-PrE cells, Rex1+/Oct3/4+ cells predominantly differentiated into primitive ectoderm and contributed to chimera formation,whereas Rex1-/Oct3/4+ cells differentiated into cells of the somatic lineage more efficiently than non-fractionated ES cells in vitro and showed poor ability to contribute to chimera formation. These results confirmed that undifferentiated ES cell culture contains subpopulations corresponding to ICM, epiblast and PrE.

Mice with a targeted mutation of the gastric inhibitory polypeptide (GIP) receptor gene (GIPR) were generated to determine the role of GIP as a mediator of signals from the gut to pancreatic beta cells. GIPR-/- mice have higher blood glucose levels with impaired initial insulin response after oral glucose load. Although blood glucose levels after meal ingestion are not increased by high-fat diet in GIPR+/+ mice because of compensatory higher insulin secretion, they are significantly increased in GIPR-/- mice because of the lack of such enhancement. Accordingly, early insulin secretion mediated by GIP determines glucose tolerance after oral glucose load in vivo, and because GIP plays an important role in the compensatory enhancement of insulin secretion produced by a high insulin demand, a defect in this entero-insular axis may contribute to the pathogenesis of diabetes.