Homeoboxový protein NANOG - Homeobox protein NANOG
Homeoboxový protein NANOG je transkripční faktor, který pomáhá embryonální kmenové buňky (ESC) udržovat pluripotence potlačováním faktory stanovení buněk.[5] S přípravkem NANOG je spojeno několik typů rakoviny.
Struktura
Lidský protein NANOG kódovaný genem NANOG1 se skládá z 305 aminokyselin a má 3 funkční domény: N-koncovou doménu, C-koncovou doménu a konzervovanou homeodomain motiv. The homeodomain Oblast usnadňuje vazbu DNA. Lidský gen Nanog 1 je umístěn na chromozomu 12 a mRNA obsahuje otevřený čtecí rámec (ORF) o délce 915 bp se 4 exony a 3 introny.[6]
N-koncová oblast lidského NANOG je bohatá na serinové, threoninové a prolinové zbytky a C-konec obsahuje doménu bohatou na tryptofan. Homeodoména v hNANOG se pohybuje od zbytků 95 do 155. Existují také další geny NANOG (NANOG2, NANOG p8), které potenciálně ovlivňují diferenciaci ESC. Vědci prokázali, že NANOG1 je zásadní pro sebeobnovu a pluripotenci a NANOG p8 je vysoce exprimován v rakovinných buňkách.[7]
Funkce
NANOG je transkripční faktor v embryonální kmenové buňky (ESC) a považuje se za klíčový faktor při udržování pluripotence. Předpokládá se, že NANOG funguje ve shodě s dalšími faktory, jako je POU5F1 (4. října) a SOX2 pro stanovení identity ESC. Tyto buňky nabízejí důležitou oblast studia kvůli své schopnosti udržovat pluripotenci. Jinými slovy, tyto buňky mají schopnost stát se prakticky jakoukoli buňkou kterékoli ze tří zárodečných vrstev (endoderm, ektoderm, mezoderm ). Z tohoto důvodu je pochopení mechanismů, které udržují pluripotenci buňky, klíčové pro to, aby vědci pochopili, jak fungují kmenové buňky, a může vést k budoucímu pokroku v léčbě degenerativních onemocnění.
Bylo popsáno, že NANOG je exprimován v zadní straně epiblastu na začátku gastrulace.[8] Tam se NANOG podílí na inhibici embryonální hematopoézy potlačením exprese transkripčního faktoru Tal1.[9] V této embryonální fázi NANOG potlačuje Pou3f1, transkripční faktor rozhodující pro tvorbu přední a zadní osy.[8]
Analýza zadržených embryí prokázala, že embrya exprimují geny markerů pluripotence, jako je POU5F1, NANOG a Rex1. Odvozené lidské linie ESC také vyjádřily specifické pluripotenční markery:
- TRA-1-60
- TRA-1-81
- SSEA4
- alkalická fosfatáza
- TERT
- Rex1
Tyto markery umožňovaly rozlišení in vitro a in vivo podmínky do derivátů všech tří zárodečných vrstev.[10]
POU5F1, TDGF1 (CRIPTO), SALL4, LECT1 a BUB1 jsou také příbuzné geny odpovědné za sebeobnovu a pluripotentní diferenciaci.[11]
Bylo zjištěno, že protein NANOG je transkripčním aktivátorem pro Rex1 promotér, hrající klíčovou roli při udržování Rex1 výraz. Knockdown NANOG v embryonální kmenové buňky má za následek snížení o Rex1 výraz, zatímco vynucený výraz NANOG stimuluje Rex1 výraz.[12]
Kromě účinků NANOG v embryonálních stádiích života může ektopická exprese NANOG v dospělých kmenových buňkách obnovit potenciál proliferace a diferenciace, který se ztrácí v důsledku stárnutí organismu nebo stárnutí buněk.[13][14][15][16][17]
Klinický význam
Rakovina
NANOG je vysoce exprimován v rakovinných kmenových buňkách a může tak fungovat jako onkogen pro podporu karcinogeneze. Vysoká exprese NANOG koreluje se špatným přežitím u pacientů s rakovinou.[18][19][20]
Nedávný výzkum ukázal, že lokalizace NANOG a dalších transkripčních faktorů má potenciální důsledky pro buněčnou funkci. Experimentální důkazy ukázaly, že úroveň exprese NANOG p8 je zvláště zvýšena v rakovinných buňkách, což znamená, že gen NANOG p8 je kritickým členem v (CSC) rakovinných kmenových buňkách, takže jeho snížení by mohlo snížit malignitu rakoviny.[21]
Diagnostika
Gen NANOG p8 byl hodnocen jako prognostický a prediktivní biomarker rakoviny.[22]
Rakovinové kmenové buňky
Nanog je a transkripční faktor který řídí jak sebeobnovu, tak pluripotence z embryonální kmenové buňky. Podobně je u mnoha typů rakoviny zvýšena exprese proteinů rodiny Nanog a koreluje s horší prognózou.[23]
Vývoj
Lidé a šimpanzi sdílet deset NANOG pseudogeny (NanogP2-P11) během hodnocení, dva z nich jsou lokalizovány na X chromozomu a vyznačují se 5 'promotorovými sekvencemi a absencí intronů v důsledku retrotranspozice mRNA[24] vše na stejných místech: jeden duplikační pseudogen a devět retropseudogenů. Z devíti sdílených NANOG retropseudogenů chybí dvěma poly- (A) ocasy charakteristické pro většinu retropseudogenů, což naznačuje, že při jejich vytváření došlo k chybám při kopírování. Vzhledem k vysoké nepravděpodobnosti, že by stejné pseudogeny (včetně kopírovacích chyb) existovaly na stejných místech ve dvou nesouvisejících genomy, evoluční biologové poukazují na NANOG a jeho pseudogeny jako poskytující důkaz společného původu mezi lidmi a šimpanzi.[25]
název
Název NANOG je odvozen od Tír na nÓg (Irský výraz pro „zemi mladých“), název, který v irské a skotské mytologii dostal Celtic Otherworld.[26][27]
Viz také
- Vylepšovač
- Histone
- 4. října
- Krabice Pribnow
- Promotér
- RNA polymeráza
- Brachyury
- Transkripční faktory
- Genová regulační síť
- Bioinformatika
Reference
- ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000111704 - Ensembl, Květen 2017
- ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000012396 - Ensembl, Květen 2017
- ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ Heurtier, V., Owens, N., Gonzalez, I. a kol. Molekulární logika Nanogem indukované sebeobnovy v myších embryonálních kmenových buňkách. Nat Commun 10, 1109 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-09041-z
- ^ Gawlik-Rzemieniewska N, Bednarek I (2015-11-30). „Úloha transkripčního faktoru NANOG ve vývoji maligního fenotypu rakovinných buněk“. Biologie a terapie rakoviny. 17 (1): 1–10. doi:10.1080/15384047.2015.1121348. PMC 4848008. PMID 26618281.
- ^ Zhang W, Sui Y, Ni J, Yang T (2016). „Gen Nanog: Vrtule pro kmen v primitivních kmenových buňkách“. International Journal of Biological Sciences. 12 (11): 1372–1381. doi:10,7150 / ijbs.16349. PMC 5118783. PMID 27877089.
- ^ A b Barral A, Rollan I, Sanchez-Iranzo H, Jawaid W, Badia-Careaga C, Menchero S a kol. (Prosinec 2019). "Výraz Pou3f1 na výstupu z pluripotence během gastrulace". Biologie otevřená. 8 (11): bio046367. doi:10,1242 / bio.046367. PMC 6899006. PMID 31791948.
- ^ Sainz de Aja J, Menchero S, Rollan I, Barral A, Tiana M, Jawaid W a kol. (Duben 2019). „Tal1“. Časopis EMBO. 38 (7). doi:10.15252 / embj.201899122. PMC 6443201. PMID 30814124.
- ^ Zhang X, Stojkovic P, Przyborski S, Cooke M, Armstrong L, Lako M, Stojkovic M (prosinec 2006). "Odvození lidských embryonálních kmenových buněk z vyvíjejících se a zadržených embryí". Kmenové buňky. 24 (12): 2669–76. doi:10.1634 / kmenové články 2006-0377. PMID 16990582. S2CID 32587408.
- ^ Li SS, Liu YH, Tseng CN, Chung TL, Lee TY, Singh S (srpen 2006). "Charakterizace a profilování genové exprese pěti nových linií lidských embryonálních kmenových buněk odvozených z Tchaj-wanu". Kmenové buňky a vývoj. 15 (4): 532–55. doi:10.1089 / scd.2006.15.532. PMID 16978057.
- ^ Shi W, Wang H, Pan G, Geng Y, Guo Y, Pei D (srpen 2006). „Regulace pluripotenční značky Rex-1 společnostmi Nanog a Sox2“. The Journal of Biological Chemistry. 281 (33): 23319–25. doi:10,1074 / jbc.M601811200. PMID 16714766.
- ^ Shahini A, Choudhury D, Asmani M, Zhao R, Lei P, Andreadis ST (leden 2018). „NANOG obnovuje narušený potenciál myogenní diferenciace kosterních myoblastů po zdvojnásobení populace“. Výzkum kmenových buněk. 26: 55–66. doi:10.1016 / j.scr.2017.11.018. PMID 29245050.
- ^ Shahini A, Mistriotis P, Asmani M, Zhao R, Andreadis ST (červen 2017). „NANOG obnovuje kontraktilitu senescentních mikrotkaniv na bázi mezenchymálních kmenových buněk“. Tkáňové inženýrství. Část A. 23 (11–12): 535–545. doi:10.1089 / ten.TEA.2016.0494. PMC 5467120. PMID 28125933.
- ^ Mistriotis P, Bajpai VK, Wang X, Rong N, Shahini A, Asmani M, Liang MS, Wang J, Lei P, Liu S, Zhao R, Andreadis ST (leden 2017). „NANOG obrací potenciál myogenní diferenciace senescentních kmenových buněk obnovením vláknité organizace ACTIN a exprese genu závislého na SRF“. Kmenové buňky. 35 (1): 207–221. doi:10,1002 / stopka.2452. PMID 27350449. S2CID 4482665.
- ^ Han J, Mistriotis P, Lei P, Wang D, Liu S, Andreadis ST (prosinec 2012). „Nanog zvrací účinky stárnutí organismů na proliferaci mezenchymálních kmenových buněk a potenciál myogenní diferenciace“. Kmenové buňky. 30 (12): 2746–59. doi:10,1002 / kmen.1223. PMC 3508087. PMID 22949105.
- ^ Münst B, Thier MC, Winnemöller D, Helfen M, Thummer RP, Edenhofer F (březen 2016). „Nanog indukuje potlačení stárnutí prostřednictvím downregulace exprese p27KIP1“. Journal of Cell Science. 129 (5): 912–20. doi:10.1242 / jcs.167932. PMC 4813312. PMID 26795560.
- ^ Gong S, Li Q, Jeter CR, Fan Q, Tang DG, Liu B (září 2015). „Regulace NANOG v rakovinných buňkách“. Molekulární karcinogeneze. 54 (9): 679–87. doi:10,1002 / mc.22340. PMC 4536084. PMID 26013997.
- ^ Jeter CR, Yang T, Wang J, Chao HP, Tang DG (srpen 2015). „Stručná recenze: NANOG v rakovinových kmenových buňkách a vývoji nádoru: aktualizace a nevyřešené otázky“. Kmenové buňky. 33 (8): 2381–90. doi:10.1002 / kmen.2007. PMC 4509798. PMID 25821200.
- ^ Gawlik-Rzemieniewska N, Bednarek I (2016). „Úloha transkripčního faktoru NANOG ve vývoji maligního fenotypu rakovinných buněk“. Biologie a terapie rakoviny. 17 (1): 1–10. doi:10.1080/15384047.2015.1121348. PMC 4848008. PMID 26618281.
- ^ Zhang W, Sui Y, Ni J, Yang T (2016). „Gen Nanog: Vrtule pro kmen v primitivních kmenových buňkách“. International Journal of Biological Sciences. 12 (11): 1372–1381. doi:10,7150 / ijbs.16349. PMC 5118783. PMID 27877089.
- ^ Iv Santaliz-Ruiz LE, Xie X, Old M, Teknos TN, Pan Q (prosinec 2014). „Vznikající role nanogů v tumorigenezi a rakovinových kmenových buňkách“. International Journal of Cancer. 135 (12): 2741–8. doi:10.1002 / ijc.28690. PMC 4065638. PMID 24375318.
- ^ Zhang W, Sui Y, Ni J, Yang T (2016). „Gen Nanog: Vrtule pro kmen v primitivních kmenových buňkách“. International Journal of Biological Sciences. 12 (11): 1372–1381. doi:10,7150 / ijbs.16349. PMC 5118783. PMID 27877089.
- ^ Gawlik-Rzemieniewska N, Bednarek I (2015-11-30). „Úloha transkripčního faktoru NANOG ve vývoji maligního fenotypu rakovinných buněk“. Biologie a terapie rakoviny. 17 (1): 1–10. doi:10.1080/15384047.2015.1121348. PMC 4848008. PMID 26618281.
- ^ Fairbanks DJ (2007). Relics of Eden: Mocný důkaz evoluce v lidské DNA. Buffalo, NY: Knihy Prometheus. str. 94–96, 177–182. ISBN 978-1-59102-564-1.
- ^ „ScienceDaily: Cells of the Ever Young: Jak se přiblížit pravdě“. Citováno 2007-07-26.
- ^ Gawlik-Rzemieniewska N, Bednarek I (2015-11-30). „Úloha transkripčního faktoru NANOG ve vývoji maligního fenotypu rakovinných buněk“. Biologie a terapie rakoviny. 17 (1): 1–10. doi:10.1080/15384047.2015.1121348. PMC 4848008. PMID 26618281.
Další čtení
- Cavaleri F, Schöler HR (květen 2003). „Nanog: nový nábor do orchestru embryonálních kmenových buněk“. Buňka. 113 (5): 551–2. doi:10.1016 / S0092-8674 (03) 00394-5. PMID 12787492. S2CID 16254995.
- Constantinescu S (2004). "Stemness, fúze a obnova hematopoetických a embryonálních kmenových buněk". Journal of Cellular and Molecular Medicine. 7 (2): 103–12. doi:10.1111 / j.1582-4934.2003.tb00209.x. PMC 6740230. PMID 12927049.
- Pan G, Thomson JA (leden 2007). „Nanog a transkripční sítě v pluripotenci embryonálních kmenových buněk“. Cell Research. 17 (1): 42–9. doi:10.1038 / sj.cr.7310125. PMID 17211451.
- Mitsui K, Tokuzawa Y, Itoh H, Segawa K, Murakami M, Takahashi K, Maruyama M, Maeda M, Yamanaka S (květen 2003). „Homeoprotein Nanog je nutný pro udržení pluripotence v myších epiblastech a ES buňkách“. Buňka. 113 (5): 631–42. doi:10.1016 / S0092-8674 (03) 00393-3. PMID 12787504. S2CID 18836242.
- Chambers I, Colby D, Robertson M, Nichols J, Lee S, Tweedie S, Smith A (květen 2003). "Funkční expresní klonování Nanogu, faktoru udržujícího pluripotenci v embryonálních kmenových buňkách". Buňka. 113 (5): 643–55. doi:10.1016 / S0092-8674 (03) 00392-1. hdl:1842/843. PMID 12787505. S2CID 2236779.
- Clark AT, Rodriguez RT, Bodnar MS, Abeyta MJ, Cedars MI, Turek PJ, Firpo MT, Reijo Pera RA (2004). „Lidské geny STELLAR, NANOG a GDF3 jsou exprimovány v pluripotentních buňkách a mapovány na chromozom 12p13, hotspot pro teratokarcinom.“ Kmenové buňky. 22 (2): 169–79. doi:10.1634 / kmenové články.22-2-169. PMID 14990856. S2CID 38136098.
- Hart AH, Hartley L, Ibrahim M, Robb L (květen 2004). "Identifikace, klonování a analýza exprese pluripotence podporující Nanog geny u myší a lidí". Dynamika vývoje. 230 (1): 187–98. doi:10.1002 / dvdy.20034. PMID 15108323. S2CID 21502533.
- Booth HA, Holland PW (srpen 2004). "Jedenáct dcer NANOGA". Genomika. 84 (2): 229–38. doi:10.1016 / j.ygeno.2004.02.014. PMID 15233988.
- Hatano SY, Tada M, Kimura H, Yamaguchi S, Kono T, Nakano T, Suemori H, Nakatsuji N, Tada T (leden 2005). "Pluripotenciální kompetence buněk spojených s aktivitou Nanog". Mechanismy rozvoje. 122 (1): 67–79. doi:10.1016 / j.mod.2004.08.008. hdl:2433/144766. PMID 15582778. S2CID 17490059.
- Deb-Rinker P, Ly D, Jezierski A, Sikorska M, Walker PR (únor 2005). "Sekvenční DNA methylace Nanog a Oct-4 upstream oblastí v lidských NT2 buňkách během neuronové diferenciace". The Journal of Biological Chemistry. 280 (8): 6257–60. doi:10.1074 / jbc.C400479200. PMID 15615706.
- Zaehres H, Lensch MW, Daheron L, Stewart SA, Itskovitz-Eldor J, Daley GQ (březen 2005). "Vysoce účinná interference RNA v lidských embryonálních kmenových buňkách". Kmenové buňky. 23 (3): 299–305. doi:10.1634 / kmenové články. 2004-0252. PMID 15749924. S2CID 1395518.
- Hoei-Hansen CE, Almstrup K, Nielsen JE, Brask Sonne S, Graem N, Skakkebaek NE, Leffers H, Rajpert-De Meyts E (červenec 2005). „Faktor pluripotence kmenových buněk NANOG je exprimován v lidských fetálních gonocytech, karcinomu varlat in situ a v nádorech zárodečných buněk“. Histopatologie. 47 (1): 48–56. doi:10.1111 / j.1365-2559.2005.02182.x. PMID 15982323. S2CID 10164525.
- Hyslop L, Stojkovic M, Armstrong L, Walter T, Stojkovic P, Przyborski S, Herbert M, Murdoch A, Strachan T, Lako M (září 2005). „Downregulace NANOG indukuje diferenciaci lidských embryonálních kmenových buněk na extraembryonální linie“. Kmenové buňky. 23 (8): 1035–43. doi:10.1634 / kmenové články.2005-0080. PMID 15983365. S2CID 29881293.
- Oh JH, Do HJ, Yang HM, Moon SY, Cha KY, Chung HM, Kim JH (červen 2005). „Identifikace domněnky domnělé transaktivace v lidském Nanogu“. Experimentální a molekulární medicína. 37 (3): 250–4. doi:10.1038 / emm.2005.33. PMID 16000880.
- Boyer LA, Lee TI, Cole MF, Johnstone SE, Levine SS, Zucker JP, Guenther MG, Kumar RM, Murray HL, Jenner RG, Gifford DK, Melton DA, Jaenisch R, Young RA (září 2005). „Základní transkripční regulační obvody v lidských embryonálních kmenových buňkách“. Buňka. 122 (6): 947–56. doi:10.1016 / j.cell.2005.08.020. PMC 3006442. PMID 16153702.
- Kim JS, Kim J, Kim BS, Chung HY, Lee YY, Park CS, Lee YS, Lee YH, Chung IY (prosinec 2005). „Identifikace a funkční charakterizace alternativní sestřihové varianty ve čtvrtém exonu lidského nanogu“. Experimentální a molekulární medicína. 37 (6): 601–7. doi:10.1038 / emm.2005.73. PMID 16391521.
- Darr H, Mayshar Y, Benvenisty N (březen 2006). „Nadměrná exprese NANOG v lidských ES buňkách umožňuje růst bez podavače a zároveň indukuje primitivní funkce ektodermu“. Rozvoj. 133 (6): 1193–201. doi:10.1242 / dev.02286. PMID 16501172.
- Saunders A, Li D, Faiola F, Huang X, Fidalgo M, Guallar D, Ding J, Yang F, Xu Y, Zhou H, Wang J (květen 2017). "Kontextově závislé funkce fosforylace NANOG v pluripotenci a přeprogramování". Zprávy o kmenových buňkách. 8 (5): 1115–1123. doi:10.1016 / j.stemcr.2017.03.023. PMC 5425684. PMID 28457890.
externí odkazy
- NANOG + protein, + člověk v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
- Nanog + protein, + myš v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
- FactorBook NANOG
- „Základní transkripční regulační obvody v lidských embryonálních kmenových buňkách“. Mladá laboratoř. Whitehead Institute for Biomedical Research. Archivovány od originál dne 28.06.2009. Citováno 2009-02-28.
- „Souhrn výzkumu Jaenisch Lab“. Whitehead Institute. Citováno 2009-02-28.
- Objev odhaluje více o nesmrtelnosti kmenových buněk