TGFβ signaling controls diverse normal developmental processes and pathogenesis of diseases including cancer and autoimmune and fibrotic diseases. TGFβ responses are generally mediated through transcriptional functions of Smads. A key step in TGFβ signaling is ligand-induced phosphorylation of receptor-activated Smads (R-Smads) catalyzed by the TGFβ type I receptor kinase. However, the potential of Smad dephosphorylation as a regulatory mechanism of TGFβ signaling and the identity of Smad-specific phosphatases remain elusive. Using a functional genomic approach, we have identified PPM1A/PP2Cα as a bona fide Smad phosphatase. PPM1A dephosphorylates and promotes nuclear export of TGFβ-activated Smad2/3. Ectopic expression of PPM1A abolishes TGFβ-induced antiproliferative and transcriptional responses, whereas depletion of PPM1A enhances TGFβ signaling in mammalian cells. Smad-antagonizing activity of PPM1A is also observed during Nodal-dependent early embryogenesis in zebrafish. This work demonstrates that PPM1A/PP2Cα, through dephosphorylation of Smad2/3, plays a critical role in terminating TGFβ signaling.

ABSTRACT In this study, DNA constructs containing the putative zebrafish promoter sequences of GATA-1, an erythroid-specific transcription factor, and the green fluorescent protein reporter gene, were microinjected into single-cell zebrafish embryos. Erythroid-specific activity of the GATA-1 promoter was observed in living embryos during early development. Fluorescent circulating blood cells were detected in microinjected embryos 24 hours after fertilization and were still present in 2-month-old fish. Germline transgenic fish obtained from the injected founders continued to express green fluorescent protein in erythroid cells in the F1 and F2 generations. The green fluorescent protein expression patterns in transgenic fish were consistent with the pattern of GATA-1 mRNA expression detected by RNA in situ hybridization. These transgenic fish have allowed us to isolate, by fluorescence-activated cell sorting, the earliest erythroid progenitor cells from developing embryos for in vitro studies. By generating transgenic fish using constructs containing other zebrafish promoters and green fluorescent protein reporter gene, it should be possible to visualize the origin and migration of any lineage-specific progenitor cells in a living embryo.

R-loop, a chromatin structure containing one RNA:DNA hybrid and one unpaired single-stranded DNA, plays multiple biological roles. However, due to technical limitations, the landscapes and potential functions of R-loops during embryogenesis remain elusive. Here, we developed a quantitative and high-resolution ultra-low input R-loop profiling method, named ULI-ssDRIP-seq, which can map global R-loops with as few as 1,000 cells. By using ULI-ssDRIP-seq, we reveal the R-loop dynamics in the zebrafish from gametes to early embryos. In oocytes, the R-loop level is relatively low in most regions of the nuclear genome, except maternal-inherited rDNA and mitochondrial genome. The correlation between R-loop and CG methylation dynamics during early development is relatively weak. Furthermore, either up- or down-regulation of global R-loops by knockdown or overexpression of RNase H1 causes a delay of embryonic development with dramatic expression changes in zygotic and maternal genes. This study provides comprehensive R-loop landscapes during early vertebrate embryogenesis and demonstrates the implication of R-loops in embryonic development.

Abstract The lymphatic vascular system plays important roles in various physiological and pathological processes, and lack of lymphatic or lymphovenous valves always causes lymph or blood reflux, and can lead to lymphedema. However, the molecular mechanism underlying the valve formation is poorly understood. Here we report that the MAPK/Erk signaling needs to be repressed during the valve-forming lymphatic endothelial cells (LECs) fate determination, which differs from its positive role in the LECs specification. Up-regulation of MAPK/Erk signaling in ephb4b , efnb2a;efnb2b and rasa1a;rasa1b mutants leads to lymphatic valve defects, whereas simultaneous loss of Erk1 and Erk2 causes valve hyperplasia. Moreover, valve defects in ephb4b or rasa1a;rasa1b mutants are mitigated in the presence of MEK inhibitors, indicating a new function of Efnb2-Ephb4-Rasa1 cassette in lymphatic valve progenitor cells specification by repressing MAPK/Erk activity. Therefore, our findings provide a mechanistic understanding of the lymphatic valve formation and potential drug targets for related lymphatic diseases.