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FoxD3调控结果由基因环境可以决定

2020.1.31

Nanog主要在胚泡的内细胞团(inner cell mass, ICM)中表达。相关研究表明,Nanog基因表达与细胞的分裂、分化情况以及细胞的干细胞特性密切相关。在分裂旺盛的细胞中,Nanog基因高表达,而随着细胞分化程度的加深Nanog基因的表达量逐渐降低,直至在完全分化的细胞中不表达。所以,深入研究成体组织中Nanog的表达情况有利于了解成体干细胞的分子生物学特性及其分裂分化机制。

ESC(胚胎干细胞)是胚泡期胚胎的ICM(内部细胞团)衍生的多能细胞。该细胞具有两个独特的特性:无限的自我更新和多能性。ESCs的自我更新和多能性受多种转录因子的控制,其中最常见的是Nanog、Oct4和SOX2。这部分我们重点阐述了NANOG在ESCs中表达调控。

Nanog表达调控仅存在多能细胞中,多能细胞分化后Nanog表达下调。Guangjin Pan等人通过分析Nanog5启动子区域,发现上游180 bp处的转录起始位点-Oct4/Sox2复合结构域在Nanog表达调节中起重要作用(Figure 3)。含有Oct4/Sox2结构域的Nanog近端启动子可驱动报告基因在多能和非多能细胞中适当表达Nanog,而且该结构域在小鼠、大鼠和人之间高度保守。虽然Nanog高表达有利于ESCs自我更新,但Oct4过表达会诱导分化。FoxD3是一个叉头家族转录因子,在小鼠ES细胞和早期胚胎的多能细胞中高度表达。 有报道称FoxD3可与上游270bp处的ESC特异性增强子结合,从而激活Nanog启动子。一开始,研究者们称FoxD3为转录阻遏物,但它仍可以激活Nanog转录,这也表明基因环境可以决定FoxD3调控结果。

从功能上来说,Nanog可以阻止分化,在胚胎发育过程中需要下调Nanog来促进分化。如Figure 3所示,肿瘤抑制因子p53可以与Nanog启动子结合,可在ES细胞分化过程中下调Nanog。但是,当用视黄酸(RA)处理p53-/-ESC时,Nanog在分化过程中仍被下调[14]。这个结果表明ESC分化过程中肯定存在其他调控因子抑制Nanog。Tcf3是在Wnt途径下游起作用的转录因子,在未分化的小鼠ESC中高度表达。小鼠ESC中Tcf3敲除可引起分化延迟,上调Nanog [15]。


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