[en] During inner ear development, Notch exhibits two modes of operation: lateral induction, which is associated with prosensory specification, and lateral inhibition, which is involved in hair cell determination. These mechanisms depend respectively on two different ligands, Jagged1 (Jag1) and Delta1 (Dl1) and rely on a common signaling cascade initiated after Notch activation. In the chicken otocyst, expression of Jag1 and the Notch target Hey1 correlates well with lateral induction, whereas both Jag1 and Dl1 are expressed during lateral inhibition as are Notch targets Hey1 and Hes5. Other Hes/Hey genes do not show restricted expression patterns in the otic epithelium. We show that Jag1 drives lower levels of Notch activity than Dl1, which results in the differential expression of Hey1 and Hes5. In addition, Jag1 interferes with the ability of Dl1 to elicit high levels of Notch activity. Modeling the sensory epithelium when the two ligands are expressed together shows that ligand regulation, differential signaling strength and ligand competition are crucial for allowing the two modes of operation and for establishing the alternate pattern of hair cells and supporting cells. Jag1, while driving lateral induction on its own, facilitates patterning by lateral inhibition in the presence of Dl1. This novel behavior emerges from Jag1 acting as a competitive inhibitor of Dl1 for Notch signaling. Both modeling and experiments show that hair cell patterning is very robust. The model suggests that autoactivation of proneural factor Atoh1, upstream of Dl1, is a fundamental component for robustness. The results stress the importance of the levels of Notch signaling and ligand competition for Notch function. Hey1 and Hes5 are regulated by Notch, however, Hey1 expression pattern suggests that it may be also regulated by other Notch-independent mechanisms. The results show that Bmp, Wnt and Fgf pathways modify Hey1 and Hes5 expression in the inner ear. Particularly, Hey1 is regulated by Wnt through Jag1-Notch signaling and Bmps differentially regulate Hey1 and Hes5 expression. In addition, Hey1 and Hes5 show different mRNA stability that at least in part underlies differential temporal responses after Notch blockade. The gain of function of Hey1 or Hes5 shows that they cross-regulate each other in a rather complex manner. Both Hey1 and Hes5 suppress Dl1 expression, suggesting that they cooperate during lateral inhibition. On the other hand, in spite of its association with Jag1, Hey1 is not instrumental for lateral induction, which is promoted by Hes5. We suggest that Hey1 and Hes5, are subject of a rather complex regulation that includes different levels of Notch activity, the stability of their transcripts, cross regulation and other signaling pathways that may determine the different roles of Hey1 and Hes5 in inner ear.

[es] Durante el desarrollo del oído interno, Notch presenta dos modos de funcionamiento: inducción lateral, que se asocia con la especificación prosensorial, e inhibición lateral, asociada a la determinación de las células ciliadas. Estos mecanismos dependen, respectivamente, en dos ligandos diferentes, Jagged1 (Jag1) y Delta1 (Dl1) y se basan en una misma cascada de señalización iniciada con la activación de Notch. En el otocisto de pollo, la expresión de Jag1 y Hey1 se correlacionan bien con la inducción lateral, mientras que Jag1 y Dl1 se expresan durante la inhibición lateral junto con Hey1 y Hes5. Otros Hes/Hey genes no muestran patrones restringidos de expresión en el epitelio ótico. Los experimentos muestran que Jag1 induce niveles más bajos de actividad de Notch que Dl1, y ello resulta en la expresión diferencial de Hey1 y Hes5. Además, Jag1 interfiere con la capacidad de Dl1 para inducir niveles altos de actividad de Notch. Modelando el epitelio sensorial para los dos ligandos se demuestra que la regulación de los ligandos, la fuerza de la señalización y la competencia por la señalización son fundamentales para permitir los dos modos de funcionamiento y para establecer el patrón alterno de las células ciliadas. Jag1, opera en el modo de inducción lateral cuando está sólo, pero facilita la inhibición lateral en presencia de Dl1. Este nuevo comportamiento emerge de que Jag1 actúa como un inhibidor competitivo de Dl1 para la señalización de Notch. Los experimentos muestran que el patrón de células ciliadas es muy robusto, y el modelo sugiere que la autoactivación del factor proneural Atoh1 es un componente fundamental para la robustez del patrón. Los resultados destacan la importancia de los niveles de señalización Notch y la competencia entre los ligandos para la función de Notch. Hey1 y Hes5 están regulados por Notch, sin embargo, el patrón de expresión Hey1 sugiere que puede ser también regulado por otros mecanismos. Los resultados muestran que las vías Bmp, Wnt y Ffg modifican la expresión de Hey1 y Hes5. Particularmente, Hey1 está regulado por Wnt a través de la señalización Jag1-Notch y los Bmps regulan diferencialmente a Hey1 y Hes5. Además, Hey1 y Hes5 muestran diferentes estabilidades de mRNA, lo que al menos en parte subyace a las respuestas temporales diferentes tras el bloqueo de Notch. La ganancia de la función de Hey1 o Hes5 muestra que existe una regulación cruzada y compleja. Tanto como Hey1 y Hes5 suprimen la expresión Dl1, lo que sugiere que cooperan durante la inhibición lateral. Por otro lado, a pesar de su asociación con Jag1, Hey1 no es instrumental para la inducción lateral. Se sugiere que Hey1 y Hes5, son objeto de una regulación compleja que incluye diferentes niveles de actividad de Notch, la estabilidad de sus transcritos, la regulación cruzada y por otras vías de señalización que pueden así determinar los diferentes roles de Hey1 y Hes5 en el oído interno.