Paź-4

POU5F1
Dostępne konstrukcje
WPB Wyszukiwanie ortologów:
Identyfikatory
, OCT3, OCT4, OTF-3, OTF3, OTF4, Oct-3, Oct-4, POU class 5 homeobox 1, Oct3/4
Identyfikatory zewnętrzne
ortologi
Gatunek Człowiek Mysz
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNA)

RefSeq (białko)

Lokalizacja (UCSC)
PubMed search
Wikidane
Wyświetl/edytuj człowieka Wyświetl/edytuj mysz

Oct-4 ( czynnik transkrypcyjny wiążący oktamer 4), znany również jako POU5F1 ( domena POU , klasa 5, czynnik transkrypcyjny 1), jest białkiem , które u ludzi jest kodowane przez gen POU5F1 . Oct-4 jest homeodomenowym czynnikiem transkrypcyjnym z rodziny POU . Jest krytycznie zaangażowany w samoodnawianie niezróżnicowanych embrionalnych komórek macierzystych . Jako taki jest często używany jako znacznik dla komórek niezróżnicowanych. Ekspresja Oct-4 musi być ściśle regulowana; za dużo lub za mało spowoduje różnicowanie się komórek.

Czynnik transkrypcyjny 4 wiążący oktamer, OCT-4, jest białkiem czynnika transkrypcyjnego kodowanym przez gen POU5F1 i należy do rodziny POU (Pit-Oct-Unc) . OCT-4 składa się z motywu oktameru, określonej sekwencji DNA AGTCAAAT, która wiąże się z docelowymi genami i aktywuje lub dezaktywuje określone ekspresje. Te ekspresje genów prowadzą następnie do zmian fenotypowych w różnicowaniu komórek macierzystych podczas rozwoju zarodka ssaka. Odgrywa istotną rolę w określaniu losów zarówno wewnętrznych komórek masowych, jak i embrionalnych komórek macierzystych i ma zdolność do utrzymania pluripotencji podczas całego rozwoju embrionalnego. Ostatnio zauważono, że OCT-4 nie tylko utrzymuje pluripotencję w komórkach embrionalnych, ale także ma zdolność regulowania proliferacji komórek nowotworowych i można go znaleźć w różnych nowotworach, takich jak nowotwory zarodkowe trzustki, płuc, wątroby i jąder w dojrzałych komórkach rozrodczych . Inną wadą tego genu może być dysplastyczny wzrost w tkankach nabłonkowych, który jest spowodowany brakiem OCT-4 w komórkach nabłonkowych.

Wyrażenie i funkcja

Czynnik transkrypcyjny Oct-4 jest początkowo aktywny jako czynnik matczyny w oocycie i pozostaje aktywny w zarodkach przez cały okres przedimplantacyjny. Ekspresja Oct-4 jest związana z niezróżnicowanym fenotypem i nowotworami. Powalenie genu Oct-4 promuje różnicowanie , wykazując rolę tych czynników w samoodnawianiu ludzkich embrionalnych komórek macierzystych. Oct-4 może tworzyć heterodimer z Sox2 , tak że te dwa białka wiążą ze sobą DNA.

Zarodki myszy z niedoborem Oct-4 lub niskim poziomem ekspresji Oct-4 nie tworzą wewnętrznej masy komórkowej , tracą pluripotencję i różnicują się w trofektodermę . Dlatego poziom ekspresji Oct-4 u myszy ma kluczowe znaczenie dla regulacji pluripotencji i wczesnego różnicowania komórek, ponieważ jedną z jego głównych funkcji jest zapobieganie różnicowaniu się zarodka.

ortologi

Ortologi 4 października u ludzi i innych gatunków obejmują:

Gatunek Entrez GeneID Chromosom Lokalizacja RefSeq (mRNA) RefSeq (białko)
Mus musculus (mysz) 18999 17,17 B1; 17 19,23 cM NC_000083.4, 35114104..35118822 (pasmo Plus) NM_013633.1 NP_038661.1
Homo sapiens (człowiek) 5460 6, 6p21.31 NC_000006.10, 31246432-31240107 (pasmo minusowe) NM_002701.3
NP_002692.2 (izoforma pełnej długości) NP_002692.1 (izoforma obcięta na końcu N)
Rattus norvegicus (szczur) 294562 20 NW_001084776, 650467-655015 (pasmo minusowe) NM_001009178 NP_001009178
Danio rerio (danio pręgowany) 303333 21 NC_007127.1, 27995548-28000317 (pasmo ujemne) NM_131112 NP_571187

Struktura

Oct-4 zawiera następujące domeny białkowe :

Domena Opis Długość
domena POU Występuje w czynnikach transkrypcyjnych Pit-Oct-Unc 75
Homeodomena domeny wiążące DNA zaangażowane w regulację transkrypcji kluczowych procesów rozwojowych eukariotów; mogą wiązać się z DNA jako monomery lub jako homodimery i/lub heterodimery w sposób specyficzny dla sekwencji. 59

Implikacje w chorobie

Oct-4 bierze udział w powstawaniu nowotworów dorosłych komórek rozrodczych. Stwierdzono , że ektopowa ekspresja czynnika u dorosłych myszy powoduje powstawanie zmian dysplastycznych skóry i jelit. Dysplazja jelitowa wynikała ze wzrostu populacji komórek progenitorowych i regulacji w górę β-kateniny poprzez hamowanie różnicowania komórkowego.

Pluripotencja w rozwoju zarodka

Model zwierzęcy

W 2000 roku Niwa i in. wykorzystali warunkową ekspresję i represję w mysich zarodkowych komórkach macierzystych w celu określenia wymagań dla Oct-4 w utrzymaniu siły rozwojowej. Chociaż określanie transkrypcji było często uważane za binarny system kontroli on-off, odkryli, że dokładny poziom Oct-4 reguluje 3 różne losy komórek ES. Wzrost ekspresji mniejszy niż 2-krotny powoduje różnicowanie się w prymitywną endodermę i mezodermy. W przeciwieństwie do tego represja Oct-4 indukuje utratę pluripotencji i odróżnicowanie do trofektodermy. Zatem krytyczna ilość Oct-4 jest wymagana do podtrzymania samoodnowy komórek macierzystych, a regulacja w górę lub w dół indukuje rozbieżne programy rozwojowe. Zmiany poziomów Oct-4 nie promują niezależnie różnicowania, ale są również kontrolowane przez poziomy Sox2 . Spadek Sox2 towarzyszy zwiększonemu poziomowi Oct-4 w celu promowania losu mesendodermalnego, przy czym Oct-4 aktywnie hamuje różnicowanie ektodermalne. Stłumionym poziomom Oct-4, które prowadzą do różnicowania ektodermalnego, towarzyszy wzrost Sox2, który skutecznie hamuje różnicowanie mezendodermalne. Niwa i in. zasugerowali, że ich odkrycia ustanowiły rolę Oct-4 jako głównego regulatora pluripotencji, który kontroluje zaangażowanie linii i zilustrowały wyrafinowanie krytycznych regulatorów transkrypcji i wynikające z tego znaczenie analiz ilościowych.

Czynniki transkrypcyjne Oct-4, Sox2 i Nanog są częścią złożonej sieci regulacyjnej z Oct-4 i Sox2 zdolnymi do bezpośredniej regulacji Nanog poprzez wiązanie się z jego promotorem i są niezbędne do utrzymania samoodnawiającego się niezróżnicowanego stanu wewnętrznej masy komórkowej blastocysty, linii embrionalnych komórek macierzystych (które są liniami komórkowymi pochodzącymi z wewnętrznej masy komórkowej) oraz indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych. Chociaż wykazano, że różnicowa regulacja w górę iw dół Oct-4 i Sox2 sprzyja różnicowaniu, regulacja w dół Nanog musi nastąpić, aby różnicowanie mogło postępować.

Rola w przeprogramowaniu

Oct-4 jest jednym z czynników transkrypcyjnych stosowanych do tworzenia indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC), razem z Sox2 , Klf4 i często c- Myc (OSKM) u myszy, wykazując jego zdolność do indukowania embrionalnego stanu przypominającego komórki macierzyste. Czynniki te są często określane jako „ czynniki przeprogramowania Yamanaki ”. Ten efekt przeprogramowania zaobserwowano również w przypadku czynników przeprogramowania Thomsona, przywracając ludzkie komórki fibroblastów do iPSC do 4 października, wraz z Sox2, Nanog i Lin28 . Zastosowanie czynników przeprogramowujących Thomsona pozwala uniknąć nadekspresji c-Myc, onkogenu. Później ustalono, że tylko dwa z tych czterech czynników, Oct4 i Klf4, były wystarczające do przeprogramowania dorosłych nerwowych komórek macierzystych myszy. Ostatecznie wykazano, że pojedynczy czynnik, Oct-4, był wystarczający do tej transformacji. Co więcej, podczas gdy Sox2, Klf4 i cMyc mogliby zostać zastąpieni przez odpowiednich członków rodziny, bliżsi krewni Oct4, Oct1 i Oct6 , nie indukują pluripotencji, wykazując w ten sposób wyłączność Oct4 wśród czynników transkrypcyjnych POU. Jednak później wykazano, że Oct4 można całkowicie pominąć w koktajlu Yamanaka, a pozostałe trzy czynniki, Sox2, Klf4 i cMyc (SKM), mogą generować mysie iPSC o znacznie zwiększonym potencjale rozwojowym. Sugeruje to, że Oct4 zwiększa efektywność przeprogramowania, ale obniża jakość wynikowych iPSC.

W embrionalnych komórkach macierzystych

  • W eksperymentach in vitro mysich embrionalnych komórek macierzystych Oct-4 był często używany jako marker łodygi, ponieważ zróżnicowane komórki wykazują zmniejszoną ekspresję tego markera.
  • Oct3/4 może zarówno tłumić, jak i aktywować promotor Rex1 . W komórkach, które już wyrażają wysoki poziom Oct3/4, egzogennie transfekowany Oct3/4 doprowadzi do represji Rex1. Jednak w komórkach, które nie wykazują aktywnej ekspresji Oct3/4, egzogenna transfekcja Oct3/4 doprowadzi do aktywacji Rex1. Oznacza to podwójną zdolność regulacyjną 3/4 października na Rex1. Przy niskim poziomie białka Oct3/4 promotor Rex1 jest aktywowany, podczas gdy przy wysokim poziomie białka Oct3/4 promotor Rex1 jest tłumiony.
  • Oct4 przyczynia się do szybkiego cyklu komórkowego ESC, promując przejście przez fazę G1 , w szczególności poprzez hamowanie transkrypcji inhibitorów kinaz zależnych od cyklin, takich jak p21 .
  • Nokaut genu CRISPR-Cas9 w ludzkich zarodkowych komórkach macierzystych wykazał, że Oct-4 jest niezbędny do rozwoju po zapłodnieniu.
  • Oct3/4 tłumi ekspresję Suv39h1 poprzez aktywację antysensownego długiego niekodującego RNA. Hamowanie Suv39h1 utrzymuje niski poziom H3K9me3 w komórkach pluripotencjalnych, ograniczając powstawanie heterochromatyny.

W dorosłych komórkach macierzystych

Kilka badań sugeruje rolę Oct-4 w podtrzymywaniu zdolności do samoodnawiania dorosłych somatycznych komórek macierzystych (tj. komórek macierzystych z nabłonka, szpiku kostnego, wątroby itp.). Inni naukowcy przedstawili dowody przeciwne i odrzucają te badania jako artefakty in vitro lub interpretując szum tła jako sygnał i ostrzegają przed pseudogenami Oct-4 , które dają fałszywe wykrywanie ekspresji Oct-4. Oct-4 został również uznany za marker nowotworowych komórek macierzystych .

Zobacz też

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne