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多能性因子OCT4Aと標的遺伝子の複数の八量体モチーフとの細胞内文脈およびタンパク質レベル依存性の相互作用
Cellular context- and protein level-dependent interaction of pluripotency factor OCT4A with multiple octamer motifs of the same target gene.
PMID: 32097665 DOI: 10.1016/j.lfs.2020.117461.
抄録
エーアイエムズ:
OCT4Aタンパク質が体性癌細胞と多能性幹細胞で発現しているFOS遺伝子の異なる領域における複数のOCT4A-オクタマーモチーフ（OM）とどのように相互作用し、調節するかを比較する。
AIMS: To compare how OCT4A proteins interact with and regulate multiple OCT4A-octamer motifs (OMs) in different regions of the FOS gene expressed in somatic cancer cells versus pluripotent stem cells.
材料と方法:
予測されたOMsまたはそれらの変異カウンターパートを有する2つのFOSレポーター遺伝子系を、OCT4Aタンパク質レベルを変化させたHeLaおよびNCCIT細胞に導入した。FOS 発現を反映した dsGFP の転写を RT-qPCR で定量し、OCT4A-OMs 結合および OCT4A と FOS の転写の相関を ChIP-PCR および RNA-Seq でそれぞれ決定した。
MATERIALS AND METHODS: Two FOS reporter gene systems harboring predicted OMs or their mutational counterparts were introduced into HeLa and NCCIT cells with varying OCT4A protein levels. The transcription of dsGFP reflecting FOS expression was quantitated by RT-qPCR, the OCT4A-OMs binding and the correlation between OCT4A and FOS transcription was determined by ChIP-PCR and RNA-Seq, respectively.
重要な発見:
NCCIT細胞では、豊富なOCT4Aタンパク質がFOS遺伝子のプロモーターでOM1とOM2に結合し、阻害した。RA 誘発 OCT4A ダウンレギュレーションは FOS 転写を一過性に増加させた。対照的に、内因性OCT4Aタンパク質のはるかに低いレベルを含むHeLa細胞では、OCT4Aは主にOM1に結合し、活性化することにより、それによってFOSの転写を促進した。OCT4A KOは、有意にFOSの発現を減少させた。エクトピックに導入されたOCT4Aは、そのリークまたは誘導された発現レベルで、それぞれOM2/OM3またはOM1/OM3に結合することにより、FOSの転写を促進した。このように、OCT4Aタンパク質と異なるOMとの相互作用は、細胞内の文脈やタンパク質レベルに依存しており、このような複雑なOCT4A結合モードは、完全長FOS遺伝子を持つdsGFPベースのレポーターでのみ反映され、単にFOSプロモーターを持つレポーターでは反映されないことがわかった。
KEY FINDINGS: In NCCIT cells, abundant OCT4A proteins bound to and inhibited OM1 and OM2 at the promoter of the FOS gene. RA-induced OCT4A down-regulation transiently increased FOS transcription. In contrast, in HeLa cells that contain much lower levels of endogenous OCT4A proteins, OCT4A primarily bound to and activate OM1 thereby promoting FOS transcription. OCT4A KO significantly reduced FOS expression. Ectopically introduced OCT4A, at its leaked or induced expression level, promoted FOS transcription by binding to OM2/OM3 or OM1/OM3, respectively. Thus, the interaction of OCT4A proteins with different OMs is cellular context- and protein level-dependent, and such complicated OCT4A binding mode can only be reflected by a dsGFP-based reporter harboring the full-length FOS gene but not by that merely having the FOS promoter.
シグニフィカシー:
本研究で得られた知見は、OCT4A 蛋白質の細胞内コンテクストと用量に関連した多様な機能を説明する制御機構のさらなる層を解明し、再生医療や抗がん剤治療における OCT4A の精密な調節の重要性をさらに強調しています。
SIGNIFICANCE: Our findings unravel an additional layer of regulatory mechanisms that account for the cellular context- and dose-related versatile functions of OCT4A protein, and further underscore the importance of precise modulation of OCT4A in the regenerative medicine and anticancer therapies.
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