4 de outubro - Oct-4
Oct-4 ( fator de transcrição de ligação ao octâmero 4), também conhecido como POU5F1 ( domínio POU , classe 5, fator de transcrição 1), é uma proteína que em humanos é codificada pelo gene POU5F1 . Oct-4 é um fator de transcrição do homeodomínio da família POU . Está criticamente envolvido na autorrenovação de células-tronco embrionárias indiferenciadas . Como tal, é freqüentemente usado como um marcador para células indiferenciadas. A expressão de Oct-4 deve ser rigorosamente regulamentada; muito ou pouco causará a diferenciação das células.
O fator de transcrição de ligação a octâmero 4, OCT-4, é uma proteína de fator de transcrição codificada pelo gene Pou5f1 e faz parte da família POU (Pit-Oct-Unc). OCT-4 consiste em um motivo octâmero, uma sequência de DNA particular de AGTCAAAT que se liga a seus genes alvo e ativa ou desativa certas expressões. Essas expressões gênicas, então, levam a mudanças fenotípicas na diferenciação das células-tronco durante o desenvolvimento de um embrião de mamífero. Ele desempenha um papel vital na determinação do destino das células da massa interna e das células-tronco embrionárias e tem a capacidade de manter a pluripotência ao longo do desenvolvimento embrionário. Recentemente, observou-se que OCT-4 não apenas mantém a pluripotência em células embrionárias, mas também tem a capacidade de regular a proliferação de células cancerosas e pode ser encontrado em vários tipos de câncer, como tumores de células germinativas de pâncreas, pulmão, fígado e testículos em células germinativas adultas . Outro defeito que esse gene pode ter é o crescimento displásico em tecidos epiteliais, que é causado pela falta de OCT-4 nas células epiteliais.
Expressão e função
O fator de transcrição Oct-4 é inicialmente ativo como fator materno no oócito e permanece ativo em embriões durante o período pré-implantação. A expressão de Oct-4 está associada a um fenótipo indiferenciado e tumores. O knockdown do gene Oct-4 promove a diferenciação , demonstrando um papel para esses fatores na autorrenovação de células-tronco embrionárias humanas. Oct-4 pode formar um heterodímero com Sox2 , de modo que essas duas proteínas ligam o DNA.
Embriões de camundongo deficientes em Oct-4 ou com baixos níveis de expressão de Oct-4 não conseguem formar a massa celular interna , perdem a pluripotência e se diferenciam em trofectoderme . Portanto, o nível de expressão de Oct-4 em camundongos é vital para regular a pluripotência e a diferenciação celular precoce, uma vez que uma de suas principais funções é impedir a diferenciação do embrião.
Ortólogos
Ortólogos de Oct-4 em humanos e outras espécies incluem:
| Espécies | Entrez GeneID | Cromossoma | Localização | RefSeq (mRNA) | RefSeq (proteína) |
| Mus musculus (rato) | 18999 | 17,17 B1; 17 19,23 cM | NC_000083.4, 35114104..35118822 (Plus Strand) | NM_013633.1 | NP_038661.1 |
| Homo sapiens (humano) | 5460 | 6, 6p21.31 | NC_000006.10, 31246432-31240107 (Minus Strand) | NM_002701.3 |
NP_002692.2 (isoforma de comprimento total) NP_002692.1 (isoforma truncada N-terminal) |
| Rattus norvegicus (rato) | 294562 | 20 | NW_001084776, 650467-655015 (fio negativo) | NM_001009178 | NP_001009178 |
| Danio rerio (peixe-zebra) | 303333 | 21 | NC_007127.1, 27995548-28000317 (fita negativa) | NM_131112 | NP_571187 |
Estrutura
Oct-4 contém os seguintes domínios de proteína :
| Domínio | Descrição | Comprimento (AA) |
|---|---|---|
| Domínio POU | Encontrado em fatores de transcrição Pit-Oct-Unc | 75 |
| Homeodomínio | Domínios de ligação de DNA envolvidos na regulação transcricional de processos de desenvolvimento eucarióticos chave; pode ligar-se ao DNA como monômeros ou como homodímeros e / ou heterodímeros de uma maneira específica para a sequência. | 59 |
Implicações na doença
Oct-4 foi implicado na tumorigênese de células germinativas adultas. Verificou-se que a expressão ectópica do fator em camundongos adultos causa a formação de lesões displásicas da pele e do intestino. A displasia intestinal resultou do aumento da população de células progenitoras e da suprarregulação da transcrição da β-catenina por meio da inibição da diferenciação celular.
Pluripotência no desenvolvimento embrionário
Modelo animal
Em 2000, Niwa et al. usaram expressão condicional e repressão em células-tronco embrionárias murinas para determinar os requisitos de Oct-4 na manutenção da potência de desenvolvimento. Embora a determinação da transcrição muitas vezes seja considerada como um sistema de controle binário liga-desliga, eles descobriram que o nível preciso de Oct-4 governa três destinos distintos de células ES. Um aumento na expressão de menos de 2 vezes causa a diferenciação em endoderme primitivo e mesoderme. Em contraste, a repressão de Oct-4 induz perda de pluripotência e desdiferenciação para trofectoderme. Assim, uma quantidade crítica de Oct-4 é necessária para sustentar a autorrenovação das células-tronco e a regulação para cima ou para baixo induz programas de desenvolvimento divergentes. Mudanças nos níveis de Oct-4 não promovem independentemente a diferenciação, mas também são controladas pelos níveis de Sox2 . Uma diminuição em Sox2 acompanha níveis aumentados de Oct-4 para promover um destino mesendodérmico, com Oct-4 inibindo ativamente a diferenciação ectodérmica. Os níveis reprimidos de Oct-4 que levam à diferenciação ectodérmica são acompanhados por um aumento de Sox2, que efetivamente inibe a diferenciação mesendodérmica. Niwa et al. sugeriram que suas descobertas estabeleceram um papel para Out-4 como regulador mestre da pluripotência que controla o comprometimento da linhagem e ilustrou a sofisticação dos reguladores transcricionais críticos e a conseqüente importância das análises quantitativas.
Os fatores de transcrição Oct-4, Sox2 e Nanog fazem parte de uma rede regulatória complexa com Oct-4 e Sox2 capazes de regular diretamente Nanog ligando-se ao seu promotor e são essenciais para manter o estado indiferenciado de auto-renovação da massa celular interna do blastocisto, linhas de células-tronco embrionárias (que são linhas celulares derivadas da massa celular interna) e células-tronco pluripotentes induzidas. Embora a regulação diferencial para cima e para baixo de Oct-4 e Sox2 tenha mostrado promover a diferenciação, a regulação para baixo de Nanog deve ocorrer para que a diferenciação prossiga.
Papel na reprogramação
Oct-4 é um dos fatores de transcrição usados para criar células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs), juntamente com Sox2 , Klf4 e frequentemente c- Myc (OSKM) em camundongos, demonstrando sua capacidade de induzir um estado semelhante a uma célula-tronco embrionária. Esses fatores são freqüentemente chamados de " fatores de reprogramação de Yamanaka ". Este efeito de reprogramação também foi visto com os fatores de reprogramação Thomson , revertendo células de fibroblastos humanos para iPSCs até Oct-4, junto com Sox2, Nanog e Lin28 . O uso de fatores de reprogramação Thomson evita a necessidade de superexpressão de c-Myc, um oncogene. Posteriormente, foi determinado que apenas dois desses quatro fatores, Oct4 e Klf4, eram suficientes para reprogramar células-tronco neurais adultas de camundongos. Por fim, foi mostrado que um único fator, Out-4, foi suficiente para essa transformação. Além disso, enquanto Sox2, Klf4 e cMyc poderiam ser substituídos por seus respectivos membros da família, os parentes mais próximos de Oct4, Oct1 e Oct6 , não induzem pluripotência, demonstrando assim a exclusividade de Oct4 entre os fatores de transcrição de POU. No entanto, posteriormente foi mostrado que Oct4 poderia ser completamente omitido do coquetel Yamanaka, e os três fatores restantes, Sox2, Klf4 e cMyc (SKM), poderiam gerar iPSCs de camundongo com potencial de desenvolvimento dramaticamente aprimorado. Isso sugere que Oct4 aumenta a eficiência da reprogramação, mas diminui a qualidade dos iPSCs resultantes.
Em células-tronco embrionárias
- Em experimentos in vitro de células-tronco embrionárias de camundongo, o Oct-4 tem sido frequentemente usado como um marcador de stemness, já que células diferenciadas apresentam expressão reduzida desse marcador.
- Oct3 / 4 pode reprimir e ativar o promotor de Rex1 . Em células que já expressam alto nível de Oct3 / 4, Oct3 / 4 exogenamente transfectado levará à repressão de Rex1. No entanto, em células que não expressam ativamente Oct3 / 4, a transfecção exógena de Oct3 / 4 levará à ativação de Rex1. Isso implica uma capacidade regulatória dupla de Oct3 / 4 em Rex1. Em níveis baixos da proteína Oct3 / 4, o promotor Rex1 é ativado, enquanto em níveis elevados da proteína Oct3 / 4, o promotor Rex1 é reprimido.
- Oct4 contribui para o ciclo celular rápida dos CES, promovendo a progressão através da fase G1 , especificamente através da inibição da transcrição de quinase dependente de ciclina inibidores , tais como p21 .
- O nocaute CRISPR-Cas9 do gene em células-tronco embrionárias humanas demonstrou que Oct-4 é essencial para o desenvolvimento após a fertilização.
Em células-tronco adultas
Vários estudos sugerem um papel para o Oct-4 na sustentação da capacidade de autorrenovação das células-tronco somáticas adultas (ou seja, células-tronco do epitélio, medula óssea, fígado, etc.). Outros cientistas produziram evidências em contrário e descartam esses estudos como artefatos de cultura in vitro , ou interpretando o ruído de fundo como um sinal, e alertam sobre os pseudogenes Oct-4 dando falsa detecção da expressão Oct-4. O Oct-4 também foi apontado como um marcador de células-tronco cancerígenas .
Veja também
Referências
Leitura adicional
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links externos
- Oct-4 + transcrição + Fator na Biblioteca Nacional de Medicina dos Estados Unidos Medical Subject Headings (MeSH)
- FactorBook POU5F1
- Gerando células iPS a partir de MEFS por meio da expressão forçada de Sox-2, Oct-4, c-Myc e Klf4