A yeast two-hybrid system was used to identify a protein that interacts with and enhances the human progesterone receptor (hPR) transcriptional activity without altering the basal activity of the promoter. Because the protein stimulated transactivation of all the steroid receptors tested, it has been termed steroid receptor coactivator-1 (SRC-1). Coexpression of SRC-1 reversed the ability of the estrogen receptor to squelch activation by hPR. Also, the amino terminal truncated form of SRC-1 acted as a dominant-negative repressor. Together, these results indicate that SRC-1 encodes a coactivator that is required for full transcriptional activity of the steroid receptor superfamily.

Candidate transcription factors involved in pancreatic endocrine development have been isolated using insulin gene regulation as a paradigm. The cell-type restricted basic helix–loop–helix (bHLH) gene, BETA2/NeuroD, expressed in pancreatic endocrine cells, the intestine, and the brain, activates insulin gene transcription and can induce neurons to differentiate. To understand the importance of BETA2 in pancreatic endocrine cell differentiation, mice lacking a functional BETA2 gene were generated by gene targeting experiments. Mice carrying a targeted disruption of the BETA2 gene developed severe diabetes and died perinatally. Homozygous BETA2 null mice had a striking reduction in the number of insulin-producing β cells and failed to develop mature islets. Islet morphogenesis appeared to be arrested between E14.5 and E17.5, a period characterized by major expansion of the β cell population. The presence of severe diabetes in these mice suggests that proper islet structure plays an important role in blood glucose homeostasis. In addition, secretin- and cholecystokinin-producing enteroendocrine cells failed to develop in the absence of BETA2. The absence of these two pancreatic secretagogs may explain the abnormal cellular polarity and inability to secrete zymogen granules in pancreatic acinar exocrine cells. The nervous system appeared to develop normally, despite abundant expression of BETA2 in differentiating neurons. Thus, BETA2 is critical for the normal development of several specialized cell types arising from the gut endoderm.

Nuclear receptors play critical roles in the regulation of eukaryotic gene expression. We report the isolation and functional characterization of a novel transcriptional coactivator, termed steroid receptor RNA activator (SRA). SRA is selective for steroid hormone receptors and mediates transactivation via their amino-terminal activation function. We provide functional and mechanistic evidence that SRA acts as an RNA transcript; transfected SRA, unlike other steroid receptor coregulators, functions in the presence of cycloheximide, and SRA mutants containing multiple translational stop signals retain their ability to activate steroid receptor-dependent gene expression. Biochemical fractionation shows that SRA exists in distinct ribonucleoprotein complexes, one of which contains the nuclear receptor coactivator steroid receptor coactivator 1. We suggest that SRA may act to confer functional specificity upon multiprotein complexes recruited by liganded receptors during transcriptional activation.

The in vivo biological function of a steroid receptor coactivator was assessed in mice in which the SRC-1 gene was inactivated by gene targeting. Although in both sexes the homozygous mutants were viable and fertile, target organs such as uterus, prostate, testis, and mammary gland exhibited decreased growth and development in response to steroid hormones. Expression of RNA encoding TIF2, a member of the SRC-1 family, was increased in the SRC-1 null mutant, perhaps compensating partially for the loss of SRC-1 function in target tissues. The results indicate that SRC-1 mediates steroid hormone responses in vivo and that loss of its coactivator function results in partial resistance to hormone.

BETA2/NeuroD1 is a bHLH transcription factor that is expressed during development in the mammalian pancreas and in many locations in the central and peripheral nervous systems. During inner ear ontogenesis, it is present in both sensory ganglion neurons and sensory epithelia. Although studies have shown that BETA2/NeuroD1 is important in the development of the hippocampal dentate gyrus and the cerebellum, its functions in the peripheral nervous system and in particular in the inner ear are unclear. Mice carrying a BETA2/NeuroD1 null mutation exhibit behavioral abnormalities suggestive of an inner ear defect, including lack of responsiveness to sound, hyperactivity, head tilting, and circling. Here we show that these defects can be explained by a severe reduction of sensory neurons in the cochlear-vestibular ganglion (CVG). A developmental study of CVG formation in the null demonstrates that BETA2/NeuroD1 does not play a primary role in the proliferation of neuroblast precursors or in their decision to become neuroblasts. Instead, the reduction in CVG neuron number is caused by a combination both of delayed or defective delamination of CVG neuroblast precursors from the otic vesicle epithelium and of enhanced apoptosis both in the otic epithelium and among those neurons that do delaminate to form the CVG. There are also defects in differentiation and patterning of the cochlear duct and sensory epithelium and loss of the dorsal cochlear nucleus. BETA2/NeuroD1 is, thus, the first gene to be shown to regulate neuronal and sensory cell development in both the cochlear and vestibular systems.

A steroid hormone responsive element (GRE/PRE), sufficient to confer glucocorticoid and progesterone inducibility when linked to a reporter gene, was used in band-shift assays to examine its molecular interactions with steroid hormone receptors. Both progesterone and glucocorticoid receptors bound directly and specifically to the GRE/PRE. The purine contact sites for both form A and form B chicken progesterone receptor, as well as those for rat glucocorticoid receptor, are identical. A peptide fragment produced in bacteria that primarily contain the DNA binding domain of the glucocorticoid receptor binds first to the TGTTCT half-site of the GRE/PRE, and a second molecule binds subsequently to the TGTACA (half-site) of the GRE/PRE in a cooperative manner. Utilizing the peptide fragment and the protein A-linked fragment, we demonstrated that the receptor interacts with its cognate enhancer as a dimer.

The insulin gene is one of the best paradigms of tissue-specific gene expression. It is developmentally regulated and is expressed exclusively in the pancreatic beta-cell. This restricted expression is directed by a tissue-specific enhancer, within the promoter, which contains an E-box sequence. The insulin E-box binds an islet-specific protein complex, termed 3a1. E-boxes bind proteins belonging to the basic helix-loop-helix (bHLH) family of transcription factors. The bHLH proteins function as potent transcriptional activators of tissue-specific genes by forming heterodimers between ubiquitous and cell-restricted family members. In addition, the cell-restricted bHLH members play an important role in specifying cell fate. To isolate the tissue-specific bHLH factor controlling insulin gene expression and study its role in islet cell differentiation, a modified yeast two-hybrid system was utilized to clone a novel bHLH factor, BETA2 (beta-cell E-box trans-activator 2), from a hamster insulin tumor (HIT) cell cDNA library. Northern analysis demonstrates that high-level expression of the BETA2 gene is restricted to pancreatic alpha- and beta-cell lines. As expected of tissue-specific bHLH members, BETA2 binds to the insulin E-box sequence with high affinity as a heterodimer with the ubiquitous bHLH factor E47. More importantly, antibody supershift experiments clearly show that BETA2 is a component of the native insulin E-box-binding complex. Transient transfection assays demonstrate that the BETA2/E47 heterodimer synergistically interacts with a neighboring beta-cell-specific complex to activate an insulin enhancer. In contrast, other bHLH factors such as MyoD and E47, which can bind to the insulin E-box with high affinity, fail to do so. Thus, a unique, cooperative interaction is the basis by which the insulin E-box enhancer discriminates between various bHLH factors to achieve tissue-specific activation of the insulin gene.

The origin of the mammalian lymphatic vasculature has been debated for more than 100 years. Whether lymphatic endothelial cells have a single or dual, venous or mesenchymal origin remains controversial. To resolve this debate, we performed Cre/loxP -based lineage-tracing studies using mouse strains expressing Cre recombinase under the control of the Tie2 , Runx1 , or Prox1 promoter elements. These studies, together with the analysis of Runx1 -mutant embryos lacking definitive hematopoiesis, conclusively determined that from venous-derived lymph sacs, lymphatic endothelial cells sprouted, proliferated, and migrated to give rise to the entire lymphatic vasculature, and that hematopoietic cells did not contribute to the developing lymph sacs. We conclude that the mammalian lymphatic system has a solely venous origin.