PTEN is a tumor suppressor with sequence homology to protein tyrosine phosphatases and the cytoskeletal protein tensin. mPTEN-mutant mouse embryos display regions of increased proliferation. In contrast, mPTEN-deficient immortalized mouse embryonic fibroblasts exhibit decreased sensitivity to cell death in response to a number of apoptotic stimuli, accompanied by constitutively elevated activity and phosphorylation of protein kinase B/Akt, a crucial regulator of cell survival. Expression of exogenous PTEN in mutant cells restores both their sensitivity to agonist-induced apoptosis and normal pattern of PKB/Akt phosphorylation. Furthermore, PTEN negatively regulates intracellular levels of phosphatidylinositol (3,4,5) trisphosphate in cells and dephosphorylates it in vitro. Our results show that PTEN may exert its role as a tumor suppressor by negatively regulating the PI3′K/PKB/Akt signaling pathway.

Mutation of Caspase 9 (Casp9) results in embryonic lethality and defective brain development associated with decreased apoptosis. Casp9 −/− embryonic stem cells and embryonic fibroblasts are resistant to several apoptotic stimuli, including UV and γ irradiation. Casp9−/− thymocytes are also resistant to dexamethasone- and γ irradiation–induced apoptosis, but are surprisingly sensitive to apoptosis induced by UV irradiation or anti-CD95. Resistance to apoptosis is accompanied by retention of the mitochondrial membrane potential in mutant cells. In addition, cytochrome c is translocated to the cytosol of Casp9−/− ES cells upon UV stimulation, suggesting that Casp9 acts downstream of cytochrome c. Caspase processing is inhibited in Casp9−/− ES cells but not in thymocytes or splenocytes. Comparison of the requirement for Casp9 and Casp3 in different apoptotic settings indicates the existence of at least four different apoptotic pathways in mammalian cells.

Abnormalities of the arterial valve leaflets, predominantly bicuspid aortic valve, are the commonest congenital malformations. Although many studies have investigated the development of the arterial valves, it has been assumed that, as with the atrioventricular valves, endocardial to mesenchymal transition (EndMT) is the predominant mechanism. We show that arterial is distinctly different from atrioventricular valve formation. Whilst the four septal valve leaflets are dominated by NCC and EndMT-derived cells, the intercalated leaflets differentiate directly from Tnnt2-Cre+/Isl1+ progenitors in the outflow wall, via a Notch-Jag dependent mechanism. Further, when this novel group of progenitors are disrupted, development of the intercalated leaflets is disrupted, resulting in leaflet dysplasia and bicuspid valves without raphe, most commonly affecting the aortic valve. This study thus overturns the dogma that heart valves are formed principally by EndMT, identifies a new source of valve interstitial cells, and provides a novel mechanism for causation of bicuspid aortic valves without raphe.

Epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) is fundamental to both embryogenesis and tumor metastasis. The Notch intercellular signaling pathway regulates cell fate determination throughout metazoan evolution, and overexpression of activating alleles is oncogenic in mammals. Here we demonstrate that Notch activity promotes EMT during both cardiac development and oncogenic transformation via transcriptional induction of the Snail repressor, a potent and evolutionarily conserved mediator of EMT in many tissues and tumor types. In the embryonic heart, Notch functions via lateral induction to promote a selective transforming growth factor-β (TGFβ)-mediated EMT that leads to cellularization of developing cardiac valvular primordia. Embryos that lack Notch signaling elements exhibit severely attenuated cardiac snail expression, abnormal maintenance of intercellular endocardial adhesion complexes, and abortive endocardial EMT in vivo and in vitro. Accordingly, transient ectopic expression of activated Notch1 (N1IC) in zebrafish embryos leads to hypercellular cardiac valves, whereas Notch inhibition prevents valve development. Overexpression of N1IC in immortalized endothelial cells in vitro induces EMT accompanied by oncogenic transformation, with corresponding induction of snail and repression of VE-cadherin expression. Notch is expressed in embryonic regions where EMT occurs, suggesting an intimate and fundamental role for Notch, which may be reactivated during tumor metastasis.

FADD (also known as Mort-1) is a signal transducer downstream of cell death receptor CD95 (also called Fas). CD95, tumor necrosis factor receptor type 1 (TNFR-1), and death receptor 3 (DR3) did not induce apoptosis in FADD-deficient embryonic fibroblasts, whereas DR4, oncogenes E1A and c- myc , and chemotherapeutic agent adriamycin did. Mice with a deletion in the FADD gene did not survive beyond day 11.5 of embryogenesis; these mice showed signs of cardiac failure and abdominal hemorrhage. Chimeric embryos showing a high contribution of FADD null mutant cells to the heart reproduce the phenotype of FADD-deficient mutants. Thus, not only death receptors, but also receptors that couple to developmental programs, may use FADD for signaling.

Background: Germ-line and sporadic mutations in the tumor suppressor gene PTEN (also known as MMAC or TEP1), which encodes a dual-specificity phosphatase, cause a variety of cancers such as Cowden disease, glioblastoma, endometrial carcinoma and prostatic cancer. PTEN is widely expressed, and Cowden disease consistently affects various organ systems, suggesting that the PTEN protein must have an important, although as yet poorly understood, function in cellular physiology.Results: Homozygous mutant mice lacking exons 3–5 of the PTEN gene (mPTEN3–5) had severely expanded and abnormally patterned cephalic and caudal regions at day 8.5 of gestation. Embryonic death occurred by day 9.5 and was associated with defective chorio-allantoic development. Heterozygous mPTEN3–5 mice had an increased incidence of tumors, especially T-cell lymphomas; γ-irradiation reduced the time lapse of tumor formation. DNA analysis of these tumors revealed the deletion of the mPTEN gene due to loss of heterozygosity of the wild-type allele. Tumors associated with loss of heterozygosity in mPTEN showed elevated phosphorylation of protein kinase B (PKB, also known as Akt kinase), thus providing a functional connection between mPTEN and a murine proto-oncogene (c-Akt) involved in the development of lymphomas.Conclusions: The mPTEN gene is fundamental for embryonic development in mice, as mPTEN3–5 mutant embryos died by day 9.5 of gestation, with patterning defects in cephalic and caudal regions and defective placentation. Heterozygous mice developed lymphomas associated with loss of heterozygosity of the wild-type mPTEN allele, and tumor appearance was accelerated by γ-irradiation. These lymphomas had high levels of activated Akt/PKB, the protein product of a murine proto-oncogene with anti-apoptotic function, associated with thymic lymphomas. This suggests that tumors associated with mPTEN loss of heterozygosity may arise as a consequence of an acquired survival advantage. We provide direct evidence of the role of mPTEN as a tumor suppressor gene in mice, and establish the mPTEN mutant mouse as an experimental model for investigating the role of PTEN in cancer progression.

TRAF2 is an intracellular signal-transducing protein recruited to the TNFR1 and TNFR2 receptors following TNF stimulation. To investigate the physiological role of TRAF2, we generated TRAF2-deficient mice. traf2−/− mice appeared normal at birth but became progressively runted and died prematurely. Atrophy of the thymus and spleen and depletion of B cell precursors also were observed. Thymocytes and other hematopoietic progenitors were highly sensitive to TNF-induced cell death and serum TNF levels were elevated in these TRAF2-deficient animals. Examination of traf2−/− cells revealed a severe reduction in TNF-mediated JNK/SAPK activation but a mild effect on NF-κB activation. These results suggest that TRAF2-independent pathways of NF-κB activation exist and that TRAF2 is required for an NF-κB–independent signal that protects against TNF-induced apoptosis.

The NEUROGENINS (NGNs) are neural-specific basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factors. Mouse embryos lacking ngn1 fail to generate the proximal subset of cranial sensory neurons. ngn1 is required for the activation of a cascade of downstream bHLH factors, including NeuroD, MATH3, and NSCL1. ngn1 is expressed by placodal ectodermal cells and acts prior to neuroblast delamination. Moreover, NGN1 positively regulates the Delta homolog DLL1 and can be negatively regulated by Notch signaling. Thus, ngn1 functions similarly to the proneural genes in Drosophila. However, the initial pattern of ngn1 expression appears to be Notch independent. Taken together with the fact that ectopic ngn1 expression can convert ectodermal cells to neurons in Xenopus (Ma et al., 1996), these data and those of Fode et al. (1998 [this issue of Neuron]) identify ngns as vertebrate neuronal determination genes, analogous to myoD and myf5 in myogenesis.

Mutations of the BRCA1 gene in humans are associated with predisposition to breast and ovarian cancers. We show here that Brca1+/− mice are normal and fertile and lack tumors by age eleven months. Homozygous Brca15-6 mutant mice die before day 7.5 of embryogenesis. Mutant embryos are poorly developed, with no evidence of mesoderm formation. The extraembryonic region is abnormal, but aggregation with wild-type tetraploid embryos does not rescue the lethality. In vivo, mutant embryos do not exhibit increased apoptosis but show reduced cell proliferation accompanied by decreased expression of cyclin E and mdm-2, a regulator of p53 activity. The expression of cyclin-dependent kinase inhibitor p21 is dramatically increased in the mutant embryos. Buttressing these in vivo observations is the fact that mutant blastocyst growth is grossly impaired in vitro. Thus, the death of Brca15-6 mutant embryos prior to gastrulation may be due to a failure of the proliferative burst required for the development of the different germ layers.