The seven-transmembrane receptor CX3CR1 is a specific receptor for the novel CX3C chemokine fractalkine (FKN) (neurotactin). In vitro data suggest that membrane anchoring of FKN, and the existence of a shed, soluble FKN isoform allow for both adhesive and chemoattractive properties. Expression on activated endothelium and neurons defines FKN as a potential target for therapeutic intervention in inflammatory conditions, particularly central nervous system diseases. To investigate the physiological function of CX3CR1-FKN interactions, we generated a mouse strain in which the CX3CR1 gene was replaced by a green fluorescent protein (GFP) reporter gene. In addition to the creation of a mutant CX3CR1 locus, this approach enabled us to assign murine CX3CR1 expression to monocytes, subsets of NK and dendritic cells, and the brain microglia. Analysis of CX3CR1-deficient mice indicates that CX3CR1 is the only murine FKN receptor. Yet, defying anticipated FKN functions, absence of CX3CR1 interferes neither with monocyte extravasation in a peritonitis model nor with DC migration and differentiation in response to microbial antigens or contact sensitizers. Furthermore, a prominent response of CX3CR1-deficient microglia to peripheral nerve injury indicates unimpaired neuronal-glial cross talk in the absence of CX3CR1.

The chemokine stromal cell–derived factor (SDF-1; also known as chemokine ligand 12 [CXCL12]) regulates many essential biological processes, including cardiac and neuronal development, stem cell motility, neovascularization, angiogenesis, apoptosis, and tumorigenesis. It is generally believed that SDF-1 mediates these many disparate processes via a single cell surface receptor known as chemokine receptor 4 (CXCR4). This paper characterizes an alternate receptor, CXCR7, which binds with high affinity to SDF-1 and to a second chemokine, interferon-inducible T cell α chemoattractant (I-TAC; also known as CXCL11). Membrane-associated CXCR7 is expressed on many tumor cell lines, on activated endothelial cells, and on fetal liver cells, but on few other cell types. Unlike many other chemokine receptors, ligand activation of CXCR7 does not cause Ca2+ mobilization or cell migration. However, expression of CXCR7 provides cells with a growth and survival advantage and increased adhesion properties. Consistent with a role for CXCR7 in cell survival and adhesion, a specific, high affinity small molecule antagonist to CXCR7 impedes in vivo tumor growth in animal models, validating this new receptor as a target for development of novel cancer therapeutics.

Lymphoid tissue inducer (LTi) cells are associated with early development of lymph nodes and Peyer's patches. We show here that during fetal life the nuclear hormone receptor RORgamma(t) is expressed exclusively in and is required for the generation of LTi cells. RORgamma(t+) LTi cells provide essential factors, among which lymphotoxin-alpha1beta2 is necessary but not sufficient for activation of the mesenchyma in lymph node and Peyer's patch anlagen. This early LTi cell-mediated activation of lymph node and Peyer's patch mesenchyma forms the necessary platform for the subsequent development of mature lymphoid tissues.

T lymphocytes differentiate in discrete stages within the thymus. Immature thymocytes lacking CD4 and CD8 coreceptors differentiate into double-positive cells (CD4+CD8+), which are selected to become either CD4+CD8− helper cells or CD4−CD8+ cytotoxic cells. A stage-specific transcriptional silencer regulates expression of CD4 in both immature and CD4−CD8+ thymocytes. We show here that binding sites for Runt domain transcription factors are essential for CD4 silencer function at both stages, and that different Runx family members are required to fulfill unique functions at each stage. Runx1 is required for active repression in CD4−CD8− thymocytes whereas Runx3 is required for establishing epigenetic silencing in cytotoxic lineage thymocytes. Runx3-deficient cytotoxic T cells, but not helper cells, have defective responses to antigen, suggesting that Runx proteins have critical functions in lineage specification and homeostasis of CD8-lineage T lymphocytes.

Most developing thymocytes undergo apoptosis because they cannot interact productively with molecules encoded by the major histocompatibility complex. Here, we show that mice lacking the orphan nuclear hormone receptor RORγ lose thymic expression of the anti-apoptotic factor Bcl-xL. RORγ thus regulates the survival of CD4 + 8 + thymocytes and may control the temporal window during which thymocytes can undergo positive selection. RORγ was also required for development of lymph nodes and Peyer's patches, but not splenic follicles. In its absence, there was loss of a population of CD3 – CD4 + CD45 + cells that normally express RORγ and that are likely early progenitors of lymphoid organs. Hence, RORγ has critical functions in T cell repertoire selection and lymphoid organogenesis.

Insulin resistance plays a primary role in the development of type 2 diabetes and may be related to alterations in fat metabolism. Recent studies have suggested that local accumulation of fat metabolites inside skeletal muscle may activate a serine kinase cascade involving protein kinase C–θ (PKC-θ), leading to defects in insulin signaling and glucose transport in skeletal muscle. To test this hypothesis, we examined whether mice with inactivation of PKC-θ are protected from fat-induced insulin resistance in skeletal muscle. Skeletal muscle and hepatic insulin action as assessed during hyperinsulinemic-euglycemic clamps did not differ between WT and PKC-θ KO mice following saline infusion. A 5-hour lipid infusion decreased insulin-stimulated skeletal muscle glucose uptake in the WT mice that was associated with 40–50% decreases in insulin-stimulated tyrosine phosphorylation of insulin receptor substrate–1 (IRS-1) and IRS-1–associated PI3K activity. In contrast, PKC-θ inactivation prevented fat-induced defects in insulin signaling and glucose transport in skeletal muscle. In conclusion, our findings demonstrate that PKC-θ is a crucial component mediating fat-induced insulin resistance in skeletal muscle and suggest that PKC-θ is a potential therapeutic target for the treatment of type 2 diabetes.

In mouse embryos, germ cells arise during gastrulation and migrate to the early gonad. First, they emerge from the primitive streak into the region of the endoderm that forms the hindgut. Later in development, a second phase of migration takes place in which they migrate out of the gut to the genital ridges. There, they co-assemble with somatic cells to form the gonad. In vitro studies in the mouse, and genetic studies in other organisms, suggest that at least part of this process is in response to secreted signals from other tissues. Recent genetic evidence in zebrafish has shown that the interaction between stromal cell-derived factor 1 (SDF1) and its G-protein-coupled receptor CXCR4, already known to control many types of normal and pathological cell migrations, is also required for the normal migration of primordial germ cells. We show that in the mouse, germ cell migration and survival requires the SDF1/CXCR4 interaction. First, migrating germ cells express CXCR4, whilst the body wall mesenchyme and genital ridges express the ligand SDF1. Second,the addition of exogenous SDF1 to living embryo cultures causes aberrant germ cell migration from the gut. Third, germ cells in embryos carrying targeted mutations in CXCR4 do not colonize the gonad normally. However, at earlier stages in the hindgut, germ cells are unaffected in CXCR4-/-embryos. Germ cell counts at different stages suggest that SDF1/CXCR4 interaction also mediates germ cell survival. These results show that the SDF1/CXCR4 interaction is specifically required for the colonization of the gonads by primordial germ cells, but not for earlier stages in germ cell migration. This demonstrates a high degree of evolutionary conservation of part of the mechanism, but also an area of evolutionary divergence.

Insulin resistance plays a primary role in the development of type 2 diabetes and may be related to alterations in fat metabolism. Recent studies have suggested that local accumulation of fat metabolites inside skeletal muscle may activate a serine kinase cascade involving protein kinase C–θ (PKC-θ), leading to defects in insulin signaling and glucose transport in skeletal muscle. To test this hypothesis, we examined whether mice with inactivation of PKC-θ are protected from fat-induced insulin resistance in skeletal muscle. Skeletal muscle and hepatic insulin action as assessed during hyperinsulinemic-euglycemic clamps did not differ between WT and PKC-θ KO mice following saline infusion. A 5-hour lipid infusion decreased insulin-stimulated skeletal muscle glucose uptake in the WT mice that was associated with 40–50% decreases in insulin-stimulated tyrosine phosphorylation of insulin receptor substrate–1 (IRS-1) and IRS-1–associated PI3K activity. In contrast, PKC-θ inactivation prevented fat-induced defects in insulin signaling and glucose transport in skeletal muscle. In conclusion, our findings demonstrate that PKC-θ is a crucial component mediating fat-induced insulin resistance in skeletal muscle and suggest that PKC-θ is a potential therapeutic target for the treatment of type 2 diabetes.

The chemokine receptor CXCR4 is expressed in B cells at multiple stages of their development. CXCR4 function in humoral immunity has not been fully investigated. We have generated gene-targeted mice in which CXCR4 can be selectively inactivated in B cells and have shown that it is required for retention of B cell precursors in the bone marrow. CXCR4-deficient B cell precursors that migrated prematurely became localized in splenic follicles despite their unresponsiveness to CXCL13. Concomitantly, mature B cell populations were reduced in the splenic marginal zone and primary follicles, and in the peritoneal cavity in the mutant animals, as were T-independent antibody responses. In addition, aberrant B cell follicles formed ectopically in intestinal lamina propria around Peyer's patches. These findings establish an important role for CXCR4 in regulating homeostasis of B cell compartmentalization and humoral immunity.