4.3.2 SOK2 er en vigtig pluripotens TF, der kræves til udvikling af mus PGC, men fraværende fra menneskelig kimlinje
SOK2 i mus og menneske tilhører SOKSB1-familien af TFs omfattende SOK1, SOK2 og SOK3 (Pevny & Lovell-Badge, 1997; Schepers et al., 2002; Uchikaja et al., 1999). SOKSB1 TF ‘ er er i vid udstrækning involveret i udviklingen af neurectoderm (Uchikava et al., 1999; Træ & Episkopou, 1999). 2 er den eneste TF udtrykt i embryoner før implantation, hvor den oprindeligt er lokaliseret i cytoplasmaet i gygoten, før den bliver begrænset til kernen i 4C-6c musembryoner (Avilion et al., 2003; Keramari et al., 2010). Encellet transkriptomisk analyse indikerer, at Sok2-ekspression var forbundet med de indre celler i 16C-morulaen, der ville danne ICM (Fig. 1) (Guo et al., 2010). I humane embryoner blev berigelse af SOKS2-transkripter påvist lidt senere, i 8C morulae, sandsynligvis en egenskab til deres langvarige GGA (Blakeley et al., 2015).
SOK2 er uundværlig for at opretholde mESC-pluripotens og virker nedstrøms for OCT4 (Masui et al., 2007; Nija, Masui, Chambers, Smith, & miyasaki, 2002; Yong et al., 2016). Imidlertid foreslog undersøgelser i hESCs en afstamningsregulerende rolle af pluripotency TFs, hvor SOK2 hæmmede primitiv stribeformet identitet fremmet af OCT4 (Vang, Oron, Nelson, ravis, & Ivanova, 2012). Faktisk adskiller SOKS2 og OCT4 sig gradvist og associeres med henholdsvis neuroektoderm-og mesendoderm-Slægterne i differentierende mesc ‘ er (Thomson et al., 2011), i overensstemmelse med den primede pluripotente tilstand af hESCs (Nichols & Smith, 2009).
Chromatin immunudfældning (ChIP) undersøgelser i mesc ‘ er afslørede, at SOKS2 colokaliserer med OCT4 og NANOG på det genomiske DNA i nærheden af en kohorte af pluripotensassocierede gener (Chen et al., 2008; Kim, Chu, Shen, Vang, & Orkin, 2008; Loh et al., 2006; Marson et al., 2008) inklusive gener involveret i kromosom inaktivering såsom Tseks og Rnf12 (Navarro, Moffat, Mullin, & Chambers, 2011; Navarro et al., 2010). Motivopdagelse identificerede en sammensat sekvens omfattende et Oktamer-og Sokbindingssted arrangeret i en specifik orientering (kendt som Oktoksemotiv) i nærheden af mange pluripotency-associerede gener (Chen et al., 2008; Kondoh & Kamachi, 2010; Loh et al., 2006). Mange af disse pluripotency-relaterede markører styres faktisk af SOK2 og OCT4 kooperativ transkriptionel aktivering (Ambrosetti, Basilico, & Dailey, 1997; tygge et al., 2005; Kuroda et al., 2005; Nakatake et al., 2006; Nishimoto, Fukushima, Okuda, & Muramatsu, 1999; Okumura-Nakanishi, Saito, Niva, & Ishikova, 2005; Rodda et al., 2005; Aabenraa et al., 2003; Tomioka et al., 2002; Yuan, Corbi, Basilico, & Dailey, 1995). Denne opfattelse er stort set i overensstemmelse med Chipstudier i hESCs (Boyer et al., 2005), der udviser mere lighed med mEpiSCs end mESCs (Matsuda et al., 2017). Disse observationer indikerer, at den centrale regulerende funktion af SOKH2 i mus og menneskelig pluripotens stort set er sammenlignelig.
HMG-domænet af SOK2, som SOK17, binder til den mindre rille af DNA med konsensussekvensen 5′-(A/T)(A/T)CAAAG-3′ (skål et al., 2000). Observationen af, at TOKSB1 og TOKSF TF ‘er binder til temmelig lignende motivsekvenser, indikerer, at TOKSF TF’ er generelt binder ikke-specifikt til et ret generisk TOKSMOTIV, og deres funktioner er i vid udstrækning tildelt af interaktioner med vævsspecifikke faktorer (Kondoh & Kamachi, 2010). Det C-terminale domæne af SOKS2 indeholder en serinrig region inden for et transaktiveringsdomæne (Ambrosetti, Sch Larsler, Dailey, & Basilico, 2000; Nuling, Johnson, Vibe, & Riviera, 2000). Denne serinrige region omfatter et tredobbelt gentagelsesmotiv, der er afgørende for den direkte fysiske interaktion med NANOG i mesc ‘ er (Gagliardi et al., 2013). HMG-domænet selv interagerer med det POU-specifikke (POUS) domæne af OCT4 på DNA, hvor interaktionsgrænsefladen involverer fem aminosyrerester på HMG (Fig. 2) (Ambrosetti et al., 1997; Chambers & Tomlinson, 2009; rem Larsnyi et al., 2003; Thomas et al., 2004)
Fig. 2. OCT4-interaktionsgrænsefladen i HMG-domænerne SOK2 og SOK17. Rester fremhævet med rød / sort er en del af de interagerende rester med OCT4 forudsagt fra strukturelle undersøgelser (rem Larsnyi et al., 2003; Cai, & Clore, 2004), der viste sig at skifte funktioner, hvis de byttes (Jauch et al., 2011). Rester fremhævet med blåt blev beskrevet for at ændre SOK2-binding til komprimeret Oct-Sokmotiv (Merino et al., 2014; Palasingam et al., 2009). Rester fremhævet med grønt blev desuden beskrevet i REM Larsnyi et al. (2003) og Thomas et al. (2004). Stjerner betegner identiske rester; restbevarelse mellem grupper med stærk og svag lighed i kemiske egenskaber er mærket med kolon (:) og periode (.), henholdsvis. Rester, der omfatter de tre alfa-helices, er angivet i kasser.
tilstanden for oct4-SOK2-interaktion på DNA blev traditionelt betragtet som trinvis, hvor SOK2-binding til Oct-Soksmotivet stabiliserer den DNA-bundne konformation af OCT4 (Chambers & Tomlinson, 2009). Nylige undersøgelser, der overvågede ENKELTMOLEKYLEDYNAMIKKEN i SOK2 på kromatin, rapporterede om en mekanisme, der involverede initial genom-engagerende aktivitet af SOK2, før de boede på et målmotiv, der synes mere fremtrædende i samlingen af OCT4-SOK2-proteinkomplekset (Chen et al., 2014). Denne observation af uafhængigt genomengagement indikerede, at TF ‘ er har en banebrydende aktivitet med at etablere et transkriptionskompleks til målgenregulering (Hou, Srivastava, & Jauch, 2017).
baseret på elektroforetiske mobilitetsskiftanalyser (EMSA) kan SOK2 ikke binde sammen med OCT4 på “komprimerede” oktoksmotiver i modsætning til SOK17, hvor afstanden mellem Oktamer-og Sokbindingsstedet reduceres sammenlignet med “kanoniske” motiver, muligvis på grund af sterisk hindring (Jauch et al., 2011). Denne eksklusivitet kan være vigtig for den delvise omfordeling af OCT4 mellem kanoniske og komprimerede motiver under lineage engagement (Aksoy et al., 2013). I overensstemmelse med denne opfattelse er en enkelt Glu122Lys punktmutation i SOKS17 HMG-domænet (SOKS17EK), som er en del af interaktionsgrænsefladen med OCT4 (Fig. 2), konverterede den mutante TF til at fungere som SOK2 til støtte for erhvervelsen af induceret pluripotency (Jauch et al., 2011; Palasingam et al., 2009; rem Larsnyi et al., 2003; Thomas et al., 2004). Faktisk viste SOK17EK samarbejdsbinding med OCT4 på det kanoniske Oktoksemotiv (Aksoy et al., 2013; Jauch et al., 2011). Konsekvent, en gensidig mutant SOK2KE (Lys59Glu) vedtog endoderm specificerende aktivitet af SOK17 når overudtrykt i mesc ‘ er (Jauch et al., 2011), som efter en yderligere mutation (Glu46Leu) resulterede i effektiv kooperativ binding til det komprimerede motiv med OCT4 (Merino et al., 2014). I betragtning af at HMG-domænerne i SOK2 og SOK17 i det væsentlige er identiske mellem mus og menneske (Fig. 2), skal den funktionelle relevans af disse mutanter i humane celler stadig testes.
SOK2 har også en fremtrædende rolle i musens kimlinjeudvikling. SOK2 undertrykkes kortvarigt i BLIMP1 + mpgc ‘ er i E7.25 late streak (LS) stage embryoner, men udtrykkes igen kort efter (Campolo et al., 2013; Kurimoto, Yabuta, et al., 2008; Scholer, Dressler, Rohdehid, & Gruss, 1990; Yabuta et al., 2006). Efterfølgende ekspression niveau af SOKS2 begynder at falde i føtale gonadale PGCs fra E13.5 til 17,5 (Campolo et al., 2013). SOK2-genekspression er afhængig af tilstedeværelsen af Prdm14, hvilket indikerer, at aktivering af Sok2 er nedstrøms for PRDM14-aktivitet (Yamaji et al., 2008). Ved hjælp af en kombination af CRE-udtrykke muselinjer, sletning af Soks2 så tidligt som E7.25-7, 5 ved anvendelse af Blimp1-Cre resulterede i reduktion af STELLA+ mpgc ‘ er i det proksimale bageste område af E7.5-knoppestadiembryoner (Campolo et al., 2013). Disse embryoner viste yderligere et fuldstændigt fravær af kimceller i både mandlige og kvindelige gonader af E13.5-embryoner. Imidlertid har SOK2 ikke en induktiv rolle i mPGC-specifikationen, da tvungen overekspression af SOK2 ophæver mPGCLC-specifikationen, selv når NANOG er co-overudtrykt (Murakami et al., 2016), hvilket indikerer, at den somatiske (sandsynligvis neurale) induktive funktion af SOKS2 i mEpiLCs er dominerende (Corsinotti et al., 2017; 2483 > Li, 2004) og foreslår endvidere, at det forbigående vindue med SOK2-undertrykkelse under mPGC-specifikationen kan være vigtigt for at beskytte PGC-skæbnen (Kurimoto, Yabuta, et al., 2008; Yabuta et al., 2006). Ikke desto mindre resulterede deletion af Sok2 mellem E9.0 og 10, 5 ved anvendelse af TNAP-Cre i fuldstændig udtømning af oocyt og Pro-spermatogoni i præpuberale æggestokke og perinatale testikler. Der blev ikke observeret nogen effekt i meiotiske spermatocytter og oocytter, når Soks2 blev slettet ved anvendelse af Spo11-Cre udtrykt i meiotiske kimceller. Disse observationer indikerer, at SOK2 er påkrævet for mpgc-overlevelse på tværs af en række mPGC-udviklingsstadier indtil meiose (Campolo et al., 2013). Siden OCT4 og NANOG er co-udtrykt med SOK2 i specificerede mpgc ‘ er (Kurimoto, Yabuta, et al., 2008; Yabuta et al., 2006), er det ikke klart, om SOK2 ‘s rolle i premeiotiske mpgc’ er involverer kooperative interaktioner med OCT4 og NANOG eller fungerer tydeligt. Under alle omstændigheder, da SOK2 ikke udtrykkes i hpgc ‘ er (Irie et al., 2015; Perrett et al., 2008), er det usandsynligt, at der findes nogen regulatoriske funktioner for SOK2 i den menneskelige kimlinje.