本文選題：多能干細(xì)胞　切入點(diǎn)：自我更新　出處：《浙江大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：胚胎干細(xì)胞和胚胎癌細(xì)胞因具有多向分化的潛能而被統(tǒng)稱多能干細(xì)胞,其自我更新及多能性受各種轉(zhuǎn)錄因子、表觀調(diào)控因子及相關(guān)信號(hào)通路共同調(diào)控。這些多能干細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下被誘導(dǎo)分化的分子機(jī)制與胚胎早期發(fā)育類似,已被作為模型廣泛用于早期胚胎發(fā)育研究。實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞分化調(diào)控機(jī)制的全面解析,將有力推動(dòng)干細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)等的發(fā)展。OCT4是胚胎發(fā)育過程中的核心轉(zhuǎn)錄因子,它能調(diào)節(jié)細(xì)胞的多能性和命運(yùn)決定,參與調(diào)控胚胎發(fā)育過程中三胚層的形成。Oct4的功能很大程度取決于它的蛋白水平。Oct4蛋白水平的改變會(huì)影響它與其它蛋白的互作以及與DNA的結(jié)合。有研究報(bào)道Oct4蛋白上特定位點(diǎn)的翻譯后修飾(如SUMO化、磷酸化或泛素化)會(huì)顯著影響Oct4蛋白的生物學(xué)功能,但Oct4蛋白的翻譯后修飾又是受什么信號(hào)通路調(diào)控,以及這些修飾是如何影響Oct4對(duì)靶基因選擇性調(diào)控的機(jī)制仍不明了。近期有研究顯示蛋白激酶Akt也是調(diào)控胚胎干細(xì)胞自我更新能力的重要因子。本論文工作揭示Akt在胚胎癌細(xì)胞中能促進(jìn)Oct4-T235位點(diǎn)磷酸化,未磷酸化的Oct4結(jié)合在AKT1啟動(dòng)子上抑制其轉(zhuǎn)錄,而Akt介導(dǎo)的Oct4磷酸化會(huì)激活A(yù)KT1的轉(zhuǎn)錄。Oct4-T235位點(diǎn)磷酸化修飾能促進(jìn)胚胎癌細(xì)胞的自我更新,并抑制細(xì)胞向外胚層分化。Oct4-Sox2蛋白復(fù)合物是維持多能干細(xì)胞自我更新和多能性的關(guān)鍵因子。有研究發(fā)現(xiàn)Oct4蛋白在SUMO化后,Oct4-Sox2異二聚體的結(jié)合被破壞.然而 Oct4-Sox2互作的位點(diǎn)及該互作在細(xì)胞分化過程中的動(dòng)態(tài)變化仍不清楚。本論文工作揭示了Oct4蛋白上高度保守的K156位點(diǎn)與D212形成分子間鹽橋來穩(wěn)定Oct4蛋白POU結(jié)構(gòu)域的空間構(gòu)象,從而加強(qiáng)Oct4-Sox2的結(jié)合。當(dāng)K156被修飾或突變時(shí)(比如在膀胱癌患者組織樣本中發(fā)現(xiàn)的K156N突變),K156-D212分子間鹽橋的形成受阻,從而影響Oct4-Sox2異二聚體形成。在細(xì)胞中Oct4-K156N會(huì)減少Oct4與Sox2的結(jié)合,顯著抑制受Oct4-Sox2二元調(diào)控的下游干性基因的轉(zhuǎn)錄,同時(shí)促進(jìn)中內(nèi)胚層分化基因的表達(dá),并且可通過上調(diào)SNAIL家族基因的表達(dá),來促進(jìn)EMT過程。綜上所述,本論文工作證明Oct4蛋白上特定位點(diǎn)的翻譯后修飾或突變會(huì)通過調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)錄活性、蛋白互作、蛋白穩(wěn)定性等,協(xié)同調(diào)控多能干細(xì)胞的自我更新、定向分化和癌變?cè)鲋车冗^程。
[Abstract]:Embryonic stem cells and embryonic cancer cells are commonly known as pluripotent stem cells because of their potential for multidifferentiation. Their self-renewal and pluripotency are subject to various transcription factors. These pluripotent stem cells are induced to differentiate in vitro through a molecular mechanism similar to that of early embryonic development. Has been widely used as a model for early embryonic development research. To achieve a comprehensive understanding of the mechanism of cell differentiation regulation will have the power to promote stem cell biology, Development of Developmental Biology and Regenerative Medicine .OCT4 is the core transcription factor in embryonic development, which regulates the pluripotency and fate of cells. The function of participating in regulating the formation of tridermal layer. Oct4 depends largely on its protein level. Oct4 protein level changes will affect its interaction with other proteins and binding with DNA. It has been reported that Oct4 protein. Post translational modification (E. g., SUMO) at specific sites, Phosphorylation or ubiquitin can significantly affect the biological function of Oct4 protein, but the posttranslational modification of Oct4 protein is regulated by what signaling pathway. It is still unclear how these modifications affect the selective regulation of target genes by Oct4. Recent studies have shown that protein kinase Akt is also an important factor in regulating the self-renewal ability of embryonic stem cells. This work reveals that Akt is also an important factor in the self-renewal of embryonic stem cells. In embryonic cancer cells, phosphorylation of Oct4-T235 sites is promoted. Unphosphorylated Oct4 binds to the AKT1 promoter to inhibit its transcription, while Oct4 phosphorylation mediated by Akt activates the phosphorylation of AKT1 at .Oct4-T235 site, which promotes the self-renewal of embryonic cancer cells. Inhibiting the differentiation of cells into ectoderm. Oct4-Sox2 protein complex is the key factor to maintain the self-renewal and pluripotency of pluripotent stem cells. Some studies have found that the binding of Oct4-Sox2 heterodimer of Oct4 protein was destroyed after SUMO. However, Oct4-Sox2 interacted. The dynamic changes of the site and the interaction in the process of cell differentiation are still unclear. In this work, it is revealed that the highly conserved K156 site on the Oct4 protein forms an intermolecular salt bridge with D212 to stabilize the spatial conformation of the POU domain of the Oct4 protein. When K156 is modified or mutated (such as K156N mutation found in bladder cancer tissue samples), the formation of intermolecular salt bridge of K156-D212 is blocked, which affects the formation of Oct4-Sox2 heterodimer. In cells, Oct4-K156N reduces the binding of Oct4 to Sox2. It can significantly inhibit the transcription of downstream dry genes regulated by Oct4-Sox2, promote the expression of mesodermal differentiation genes, and promote the EMT process by upregulating the expression of SNAIL family genes. In this work, we have demonstrated that the post-translational modification or mutation of specific sites of Oct4 protein may regulate its transcriptional activity, protein interaction, protein stability, and co-regulate the self-renewal, directional differentiation and carcinogenesis of pluripotent stem cells.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R730

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本文編號(hào)：1610196