内源性调节因子

二、内源性调节因子

（一）OCT－4

OCT－4属于特异地与DNA的ATGCAAAT序列结合的POU转录因子家族。它的表达局限于胚胎早期、生殖细胞系和未分化的EC细胞、EG细胞和ES细胞。受精卵在卵裂期表达OCT－4，在随后的发育中，OCT－4的表达水平在滋养层中下降，但在内细胞团中维持稳定的表达水平，在植入前后阶段的胚胎上胚层中也维持稳定表达，以后则局限于迁移的原始生殖细胞，持续至生殖嵴形成。对于ES细胞，OCT－4在保持ES细胞多能性方面起重要作用，如将OCT－4从ES细胞去除，细胞将分化为滋养层细胞；如使OCT－4在ES细胞中的表达水平超过野生型ES细胞的50％，大部分细胞将分化并表达内、中胚层的标记分子，这表明OCT－4与其他因子共同作用，使其在ES细胞中维持一定的表达水平。

OCT－4通过调节多个靶基因的表达维持ES细胞自我更新，例如调节几种共激活因子／共阻遏因子维持ES细胞自我更新。受OCT－4调节的靶基因分为3类：①由OCT－4和转录因子Sox2（sry related HMG box－containing）共同活化的FGF4和UTF等；②由OCT－4抑制的人绒毛膜促性腺激素－α、β等；③由OCT－4活化，但当OCT－4表达增加时其表达被另一转录因子Rex1抑制。如需维持ES细胞的自我更新状态，1、3组的基因需活化，而2组的基因则被抑制。

虽然OCT－4似乎在ES细胞自我更新维持中起关键性作用，但在四环素调节OCT－4表达的ES细胞中，如撤除LIF，而维持OCT－4高水平表达，细胞将分化，说明OCT－4并不是一个维持ES细胞自我更新的主导因子，它需要与受调节LIF／gp130通路的其他因子的共同作用来实现ES细胞的自我更新。

（二）Nanog

最近，通过功能性cDNA表达克隆和差异表达分析，鉴定了一个新的内源性自我更新决定因子－Nanog。在胚胎发育过程中，Nanog最早表达于桑椹胚期胚胎内部的细胞，高水平表达持续至囊胚早期，并在胚胎植入前减低，表明Nanog的表达下调可避免多能性干细胞的失控性增殖。在胚胎植入后，Nanog的mRNA局限于上胚层的一小部分细胞，并快速下调，随后仅在迁移并驻留在生殖嵴的原始生殖细胞中有Nanog表达。Nanog仅在ES细胞等有限的几种细胞表达，这些细胞一般同时表达OCT－4。在LIF受体拮抗剂存在时，表达Nanog的ES细胞传代两次，仍保持自我更新状态，而经同样处理的正常ES细胞则完全分化。将转Nanog基因的ES细胞导入囊胚后能参入嵌合体小鼠，说明Nanog维持ES细胞自我更新不依赖于LIF途径，从而在分子水平证实，Nanog的过表达并不影响STAT3的活性，反之亦然；两者共同作用使ES细胞维持良好的自我更新状态。

Nanog发挥作用需要OCT－4，如使ES细胞OCT－4表达下调，ES细胞向滋养层细胞分化；若将OCT－4cDNA转入细胞则不出现这种分化。转入Nanog cDNA则无此作用，说明OCT－4的作用不是简单地活化Nanog表达。对Nanog^＋／－×Nanog^＋／－杂交小鼠囊胚检测发现，所有胚胎均有OCT－4mRNA表达，OCT－4的表达不需要Nanog。各种内、外源性因子在维持ES细胞自我更新中的作用见图14－1。

图14－1　内、外源性因子在维持ES细胞自我更新中的作用