ATCC细胞失去自我更新能力

ATCC细胞自我更新和多潜能分化中起着关键作用。实验证明, 在胚胎干细胞中Nanog基因过表达可以维持未分化的增殖状态而无需饲养细胞的辅助, 其表达沉默则诱导胚外内胚层分化。这种调控机制与Nanog转录诱导OCT4 表达有关。CSC是恶性肿瘤内具有自我更新并分化形成各类癌细胞潜能的一类未分化细胞, 但其自我更新及分化的调控机制目前仍不*清楚。本文结果显示, Nanog基因沉默不仅伴随着OCT4蛋白表达显著下调, 而且也引起Nanog靶基因的差异表达。值得注意的是, 该组靶基因中有多个基因已知参与调控远端气道(细支气管和肺泡)上皮分化, 如ID2、 FZD2和ETV5等。实验研究揭示, ID2是胚胎期肺脏远端呼吸上皮的谱系(Lineage)特异性标志, 其中肺泡上皮的发育受Wnt信号调控, 后者需要特异性FZD 受体参与。而ETV5(又称ERM)的主要功能之一是与甲状腺转录因子1(thyroid transcription factor 1, TTF-1)协同调控AT2细胞(II型肺泡细胞, Alveolar type 2 cells)特异性标志C型表面蛋白(surfactant protein C, SP-C)表达, ETV5下调将促使肺泡上皮分化。因此, Nanog基因沉默使得OCT4明显下调以及多种气道上皮分化标志差异表达, 提示此类细胞已失去了自我更新能力并发生分化。但这些基因的差异表达是否引起细胞形态的相应变化, 仍需要深入细致的分析, 这方面的研究尚在进行之中。

此外, 本文通过生物信息学分析, 发现Nanog调控OCT4表达的一个新颖作用机制, 即Nanog可能通过调控蛋白酶体基因表达影响HIF1α-OCT4轴。 OCT4蛋白由位于6号染色体6p21.33区的POU5f1基因编码, 该基因的启动子在进化上(从啮齿类如小鼠到人类)高度保守, 通常将其分为4个同源保守区 (homology conserved regions), 即CR1-CR4, 其中CR3 和CR4在OCT4表达中起主要调控作用。Z近研究揭示, 在CR3和CR4转录调控区内含有多个低氧反应元件(hypoxia responsive elements, HRE, 碱基序列: G/ACGTG), 该基序可被HIF特异性识别并结合。Covello等报道, HIF2α能够与HRE结合并诱导OCT4表达。但随后的研究揭示, HIF1α和HIF2α通过识别相同的HRE基序均能够调控OCT4表达。通过基因沉默技术我们也证明在肺腺癌CSC中存在类似的调控机制。这些结果说明癌细胞尤其是CSC中存在HIF1α-OCT4调控轴, 但在含氧状态下, 细胞内HIF1蛋白通过蛋白酶体降解途径快速代谢, 因而可以预期CSC维持HIF1α-OCT4轴功能需要对蛋白酶体基因表达进行精细调控。蛋白酶体是胞浆内的一种多蛋白细胞器, 由20S核心颗粒(core particle, CP)和19S调控颗粒(regulatory particle, RP) 组成, 后者又分为Lid和Base二个亚颗粒。蛋白酶体的3种蛋白水解酶活性(caspase-like、trypsin-like和 chymotrypsin-like)分别由CP中PSMB1、PSMB2和 PSMB5等蛋白介导。Pan等[28]Z近报道, 当肺腺癌细胞形成悬浮生长的球体时, OCT4和Nanog高表达而上述蛋白水解酶活性明显低下, 此结果提示蛋白酶体活性与HIF1α-OCT4轴之间存在内在, 但ATCC细胞其机制尚不清楚。本文结果显示, 肺腺癌细胞中HIF1α蛋白持续阳性表达与Nanog抑制多种蛋白酶体基因表达有关, 因而Nanog基因沉默可能通过增强蛋白酶体活性, 从而促使HIF1α降解导致OCT4转阴。Nanog沉默细胞内HIFα和OCT4蛋白水平下调现象支持该假设, 但证明上述Nanog-HIF1α-OCT4调控机制还需要深入系统的分析。
 p58ipkIgG     活化转录因子1    小鼠神经营养因子4(NT-4)
 p70S6KbIgG     活化复制因子2    小鼠神经营养因子3(NT-3)
 P73肿瘤抑制基因IgG     磷酸化活化复制因子2    小鼠神经肽Y(NP-Y)
 PDZ连接激酶/T-LAK细胞源蛋白激酶IgG     磷酸化活化复制因子2    小鼠神经丝蛋白(NF) 
 PEG3蛋白IgG     磷酸化活化复制因子2    小鼠神经丝蛋白(NF) 
 piwi样1蛋白IgG     磷酸化活化复制因子2    小鼠神经生长因子(NGF)
 piwi样2蛋白IgG     磷酸化活化复制因子2    小鼠神经胶质纤维酸性蛋白(GFAP)
ATCC细胞