Nanog在胚胎干细胞自我更新中的作用机制研究
[Abstract]:Embryonic stem cells (ES cells) is a group of cells with pluripotent differentiation potential. The developmental omnipotency gives it a wide range of clinical applications. The research on the omnipotent mechanism of embryonic stem cells is the premise and base of its clinical application and the.Nanog is a newly discovered transcription factor in 2003. The study found that Nanog plays an important role in the omnipotent maintenance, early differentiation and dedifferentiation of embryonic stem cells, but its specific mechanism is still not elucidated. The aim of this study is to study the target gene of Nanog, the regulation of the upstream signal transduction pathway and the regulation of the upstream signal transduction pathway. Whether it participates in the dedifferentiation process of adult cells to elucidate the mechanism of Nanog in the self-renewal of embryonic stem cells.
The first part of this study aims to study the role of.Nanog, a related gene regulated by Nanog expression in embryonic stem cells as a transcription factor, to play a role in regulating the expression of downstream genes. The analysis and research of these genes can better understand the mechanism of Nanog in the embryonic stem cells. We use RNA interference (RNA interference). RNAi's method specifically reduced the expression of Nanog in embryonic stem cells. In order to get an effective interference fragment, we designed and synthesized four specific Nanog interference fragments and a negative control fragment. A highly efficient interference fragment Nanog-siRNA-P1 was screened from it, and the Western-Blot and Real-Time PCR analysis results showed Nanog-. The inhibition efficiency of siRNA-P1 on the expression of Nanog could reach the decrease of 90%.Nanog expression, and the embryonic stem cells showed differentiation characteristics and decreased with the cell proliferation ability. The expression gene chip was used to screen the change genes after Nanog expression of 24h and 48h with RNA interference method. We think these differentially expressed genes are the related downstream target genes of Nanog. Further analysis of these genes will help us understand the mechanism of Nanog in the maintenance of ES cell totipotency.
In the second part of this study, we observed the effect of PI3K signal transduction pathway on the self-renewal capacity of embryonic stem cells and the expression of Nanog. First, we observed that ES cells showed distinct differentiation and Nanog expression decreased after the specific inhibition of the activation of the PI3K pathway by the specific inhibitor LY294002 of the PI3K signaling pathway. In order to understand whether the role of PI3K signaling pathway in ES cell self renewal is mediated by regulating the expression of Nanog, we constructed a Nanog-GFP fusion protein expression vector and transfected ES cells. G418 screened the ES cells expressing Nanog (Ex-Nanog-J1) after G418 screening. The results showed that the overexpression of Nanog could make ES cells in mice without LIF. The condition remained undifferentiated and weakened the differentiation of ES cells induced by LY294002, but exogenous Nanog did not completely reverse this differentiation.
In the third part of this study, we observed the role of Nanog in the dedifferentiation of adult cells. It is known that embryonic stem cells can differentiate into various tissue cells of the three germ layers under suitable conditions, and adult cells can also pass cell fusion (cell fusion) and adult somatic cells nucleartransfer (SCNT). .Nanog specifically expresses in embryonic stem cells and plays an important role in the pluripotent maintenance of embryonic stem cells. Then, does Nanog participate in the dedifferentiation process of adult cells? In order to study the role of Nanog in the dedifferentiation of adult cells, we constructed a Nanog-GFP fusion. Protein expression vector, and transfection of 3T3 cells, G418 screening 3T3 cells expressing Nanog, the expression of exogenous Nanog specifically expressed in the nucleus of 3T3 cells, which is the same as the expression of Nanog in the embryonic stem cells. There is no significant change in cell morphology. Cell cycle detection Nanog can increase the S phase of 3T3 cells to decrease G0/G1 and M phase, and can activate Oct4 expression, but no other ES cell related genes Sox2, Utf1, Ets2 expression are not detected. These indicate that Nanog may play a role in the process of adult cell segregation, but simple but simple. Overexpression of Nanog is not enough to dedifferentiate adult cells into totipotent cells.
We found that Nanog plays a vital role in the self-renewal process of embryonic stem cells. As a transcription factor, Nanog maintains the undifferentiated state of ES cells by promoting the expression of omnipotent related genes and inhibiting the expression of differentiation related genes, and the PI3K signaling pathway participates in the omnipotent of embryonic stem cells. Maintain, use LY294002 (PI3K pathway specific inhibitor) to inhibit the differentiation of ES cells after PI3K pathway. Exogenous overexpression of Nanog weakens the differentiation due to LY294002, but does not completely reverse this differentiation, which indicates that only part of the role of PI3K signaling pathway in ES cells is by regulating the expression of Nanog. To mediate, Nanog plays a role in the dedifferentiation of adult cells, but simple Nanog overexpression is not sufficient to dedifferentiate adult cells into an omnipotent stem cell stage.
【学位授予单位】:中国协和医科大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:R329
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,本文编号:2130713
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