4.3.2 SOX2 er en nøkkel pluripotency TF kreves for mus PGC utvikling, men fraværende fra human germline
SOX2 i mus og menneske tilhører SOXB1 familie AV TFs bestående SOX1, SOX2 OG SOX3 (Pevny & Lovell-Badge, 1997; SCHEPERS ET al., 2002; Uchikawa et al., 1999). SOXB1 TFs er i stor grad involvert i utviklingen av neuroctoderm (Uchikawa et al., 1999; Tre & Episkopou, 1999). SOX2 er den eneste SOXB tf uttrykt i embryoer før implantasjon, hvor den først er lokalisert i cytoplasma i zygoten før den blir begrenset TIL kjernen I 4c-6c musembryoer (AVILION et al., 2003; Keramari et al., 2010). Enkeltcelle transkriptomisk analyse indikerer At Sox2-uttrykket var assosiert med de indre cellene I 16c morula som ville danne ICM(Fig. 1) (Guo et al., 2010). I menneskelige embryoer ble berikelse AV SOX2-transkripsjoner oppdaget litt senere, I 8C morulae, sannsynligvis et attributt til deres langvarige ZGA (Blakeley et al., 2015).
SOX2 er uunnværlig for å opprettholde mESC pluripotency og handlinger nedstrøms FOR OCT4 (Masui et al ., 2007; Niwa, Masui, Chambers, Smith, & Miyazaki, 2002; Wong et al., 2016). Knockdown-studier i hESCs foreslo imidlertid en lineage-regulatorisk rolle av pluripotency TFs, hvor SOX2 hemmet primitiv streak-lignende identitet fremmet AV OCT4 (Wang, Oron, Nelson, Razis, & Ivanova, 2012). FAKTISK, SOX2 OG OCT4 gradvis segregere og assosiere med neuroectoderm og mesendoderm linjene, henholdsvis, i differensierende mESCs (Thomson et al., 2011), i samsvar med den primerte pluripotente tilstanden til hESCs (Nichols & Smith, 2009).
Kromatin immunoprecipitation (ChIP) studier i mESCs viste AT SOX2 colocalizes MED OCT4 OG NANOG på genomisk DNA i nærheten av en kohort av pluripotency-assosierte gener (Chen et al., 2008; Kim, Chu, Shen, Wang, & Orkin, 2008; Loh et al., 2006; Marson et al., 2008) inkludert gener involvert I x-kromosom inaktivering som Tsix Og Rnf12 (Navarro, Moffat, Mullin, & Chambers, 2011; Navarro et al., 2010). Motif discovery identifiserte en sammensatt sekvens bestående Av Et Octamer-og Sox-bindingssted arrangert i en bestemt orientering (Kjent som Oct-Sox-motiv) i nærheten av mange pluripotency-assosierte gener (Chen Et al., 2008; Kondoh & Kamachi, 2010; Loh et al., 2006). Mange av disse pluripotency-relaterte markører er faktisk kontrollert AV SOX2 OG OCT4 cooperative transcriptional activation (Ambrosetti, Basilico, & Dailey, 1997; Chew et al., 2005; Kuroda et al., 2005; Jørgen et al., 2006; Nishimoto, Fukushima, Okuda, & Muramatsu, 1999; Okumura-Nakanishi, Saito, Niwa, & Ishikawa, 2005; Rodda et al., 2005; Andre et al., 2003; Tomioka et al., 2002; Yuan, Corbi, Basilico, & Dailey, 1995). Denne oppfatningen er i stor grad i samsvar Med ChIP studier i hESCs (Boyer et al., 2005) som viser mer likhet med mEpiSCs enn mESCs (Matsuda et al., 2017). Disse observasjonene indikerer at kjernens regulatoriske funksjon AV SOX2 i mus og menneskelig pluripotency i stor grad er sammenlignbar.
HMG-domenet TIL SOX2, som SOX17, binder seg til det mindre sporet AV DNA med konsensussekvensen 5 ‘- (A/T) (A/T)CAAAG-3’ (Bowles et al., 2000). Observasjonen at SOXB1 Og SOXF tfs binder til ganske lignende motivsekvenser indikerer at SOX TFs generelt binder ikke-spesifikt til et ganske generisk SOX motiv, og deres funksjoner er i stor grad gitt av interaksjoner Med vevsspesifikke faktorer (Kondoh & Kamachi, 2010). C-terminaldomenet TIL SOX2 inneholder en serinrik region innenfor et transaktiveringsdomene (Ambrosetti, Schö, Dailey, & Basilico, 2000; Nowling, Johnson, Wiebe, & Rizzino, 2000). Denne serine-rike regionen består av en trippel-gjenta motiv som er avgjørende for direkte fysisk interaksjon MED NANOG i mESCs(Gagliardi et al., 2013). HMG-domenet selv interagerer MED DET POU-spesifikke (POUS) domenet OCT4 PÅ DNA hvor interaksjonsgrensesnittet innebærer fem aminosyrerester på HMG (Fig. 2) (Ambrosetti et al., 1997; Chambers & Tomlinson, 2009; Andreé, 2003; Williams et al., 2004)
Fig. 2. OCT4 interaksjonsgrensesnitt I SOX2 OG SOX17 HMG domener. Rester uthevet i rød / svart er en del av de samvirkende rester MED OCT4 spådd fra strukturstudier (Remerking Et al., 2003; Williams, Cai, & amp; Clore, 2004) som ble vist å bytte funksjoner hvis byttet (Jauch et al., 2011). Rester uthevet i blått ble beskrevet for å endre SOX2 binding til komprimert Oct-Sox motiv (Merino et al., 2014; Palasingam et al., 2009). Rester uthevet i grønt ble i Tillegg beskrevet I Remerking Et al. (2003) Og Williams et al. (2004). Stjerner betegne identiske rester; rester bevaring mellom grupper av sterkt og svak likhet i kjemiske egenskaper er merket med kolon (:) og periode (.), henholdsvis. Rester som omfatter de tre alfa-helikser er angitt i esker.
modusen FOR OCT4-SOX2-interaksjon på DNA ble konvensjonelt ansett som trinnvis, hvor SOX2-binding til Oct-Sox-motivet stabiliserer DEN DNA-bundne konformasjonen AV OCT4 (Chambers & Tomlinson, 2009). Nyere studier som overvåker single-molekyl dynamikken I SOX2 på kromatin rapportert en mekanisme som involverer første genom engasjerende aktivitet AV SOX2 før bolig på et mål motiv som synes mer fremtredende i samlingen AV OCT4-SOX2 protein kompleks (Chen et al., 2014). Denne observasjonen av uavhengig genomengasjement indikerte AT SOX TFs har en banebrytende aktivitet for å etablere et transkripsjonskompleks for målgenregulering (Hou, Srivastava, & Jauch, 2017).
BASERT på elektroforetiske mobilitet skift analyser (EMSA), SOX2 kan ikke samarbeide binde MED OCT4 på «komprimert» Oct-Sox motiver i motsetning TIL SOX17, hvor avstanden mellom Octamer Og Sox bindingsstedet er redusert i forhold til «kanoniske» motiver, muligens på grunn av sterisk hindring (Jauch et al., 2011). Denne eksklusivitet kan være viktig for delvis omfordeling AV OCT4 mellom kanoniske og komprimerte motiver under avstamning engasjement (Aksoy et al ., 2013). I samsvar med denne oppfatningen er en Enkelt Glu122Lys punktmutasjon I SOX17 HMG-domenet (SOX17EK), som er en del av interaksjonsgrensesnittet MED OCT4 (Fig. 2), konvertert mutant TF til å fungere SOM SOX2 i å støtte oppkjøpet av indusert pluripotency (Jauch et al., 2011; Palasingam et al., 2009; Andre Utgaver Et al., 2003; Williams et al., 2004). FAKTISK VISTE SOX17EK samarbeidsbinding MED OCT4 på det kanoniske Okt-Sox motivet (Aksoy et al., 2013; Jauch et al., 2011). Konsekvent, en gjensidig mutant SOX2KE (Lys59Glu) vedtatt endoderm spesifisere aktivitet AV SOX17 når overuttrykt i mESCs (Jauch et al ., 2011), som ved en ytterligere mutasjon (Glu46Leu) resulterte i effektiv samarbeidsbinding til det komprimerte motivet MED OCT4 (Merino et al ., 2014). GITT AT HMG-domenene TIL SOX2 OG SOX17 er i hovedsak identiske mellom mus og menneske(Fig. 2), gjenstår den funksjonelle relevansen av disse mutantene i humane celler å bli testet.
SOX2 har også en fremtredende rolle i utviklingen av musekimlinje. SOX2 er forbigående undertrykt I BLIMP1 + mPGCs I e7.25 sen streak (LS) stadium embryoer, men re-uttrykt kort tid etter (Campolo et al., 2013; Kurimoto, Yabuta, et al., 2008; Scholer, Dressler, Rohdewohid, & Gruss, 1990; Yabuta et al., 2006). Deretter begynner ekspresjonsnivået FOR SOX2 å synke i føtal gonadale pgcs Fra E13.5 til 17.5 (Campolo et al., 2013). SOX2 re-uttrykk er avhengig av Tilstedeværelsen Av Prdm14, indikerer at aktivering Av Sox2 er nedstrøms PRDM14 aktivitet (Yamaji et al., 2008). Ved hjelp Av en kombinasjon Av Cre-uttrykke muselinjer, sletting Av Sox2 så tidlig Som E7.25-7. 5 ved Bruk Av Blimp1-Cre resulterte i reduksjon AV STELLA + mPGCs i den proksimale bakre regionen Av e7. 5 bud stadium embryoer (Campolo et al., 2013). Disse embryoene viste videre et fullstendig fravær Av kjønnsceller i både mannlige og kvinnelige gonader Av e13.5 embryoer. MEN SOX2 ikke har en induktiv rolle i mPGC spesifikasjon, som tvunget overuttrykk AV SOX2 opphever mPGCLC spesifikasjon selv NÅR NANOG er co-overexpressed (Murakami et al., 2016), som indikerer at DEN somatiske (sannsynlige nevrale) induktive funksjonen AV SOX2 i mEpiLCs er dominerende (Corsinotti et al., 2017; Zhao, Nichols, Smith, & Li, 2004) og videre antyder at det forbigående vinduet FOR sox2-undertrykkelse under mpgc-spesifikasjonen kan være viktig for å sikre pgc-skjebnen (Kurimoto, Yabuta, et al., 2008; Yabuta et al., 2006). Sletting Av Sox2 mellom E9.0 og 10,5 ved BRUK AV TNAP-Cre resulterte likevel i fullstendig uttømming av oocytter og pro-spermatogoni i prepuberale ovarier og perinatale testikler. Ingen effekt i meiotiske spermatocytter og oocytter ble observert når Sox2 ble slettet Ved Bruk Av Spo11-Cre uttrykt i meiotiske bakterieceller. Disse observasjonene indikerer AT SOX2 er nødvendig for mpgc overlevelse over en rekke mpgc utviklingsstadier frem til meiosis (Campolo et al ., 2013). SIDEN OCT4 OG NANOG er co-uttrykt MED SOX2 i spesifiserte mPGCs(Kurimoto, Yabuta, et al., 2008; Yabuta et al., 2006), er det ikke klart om ROLLEN SOX2 i premeiotiske mPGCs innebærer samarbeids interaksjoner MED OCT4 OG NANOG eller funksjoner tydelig. I alle fall, SIDEN SOX2 ikke er uttrykt i hPGCs (Irie et al., 2015; Perrett et al., 2008), er det usannsynlig at noen regulatoriske funksjoner for SOX2 eksisterer i den menneskelige kimlinjen.