Homeobox protein NANOG

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Evoluzione
CollapsedtreeLabels-simplified.svg
Meccanismi e processi

Adattamento
Deriva genetica
Equilibri punteggiati
Flusso genico
Mutazione
Radiazione adattativa
Selezione artificiale
Selezione ecologica
Selezione naturale
Selezione sessuale
Speciazione

Storia dell'evoluzionismo

Storia del pensiero evoluzionista
Lamarckismo
Charles Darwin
L'origine delle specie
Neodarwinismo
Saltazionismo
Antievoluzionismo

Campi della Biologia evolutiva

Biologia evolutiva dello sviluppo
Cladistica
Evoluzione della vita
Evoluzione molecolare
Evoluzione dei vertebrati
Evoluzione dei dinosauri
Evoluzione degli uccelli
Evoluzione dei mammiferi
Evoluzione dei cetacei
Evoluzione dei primati
Evoluzione umana
Filogenetica
Genetica delle popolazioni
Genetica ecologica

Portale Biologia · V · D · M 

Con l'acronimo NANOG viene identificato Homeobox protein NANOG un fattore di trascrizione coinvolto nell'auto-rinnovamento delle cellule indifferenziate staminali embrionali. Nell'uomo, questa proteina è codificata dal gene Nanog[1][2]. Nanog ed i suoi pseudogeni forniscono elementi di prova di formidabile affidabilità alla discendenza comune fra esseri umani e scimmie a partire da un antenato comune[3].

Struttura[modifica | modifica wikitesto]

Nanog umana è una proteina di 305 aminoacidi dotata di un omeodominio conservato localizzata nel comparto nucleare delle cellule. L'omeodominio facilita il legame al DNA.

La struttura proteica rispetta lo schema N-terminale, omeodominio, C-terminale, la regione N-terminale di Nanog umana si presenta ricca di Ser, Thr e residui di Pro, la regione C-terminale contiene W ripetuti, l'omeodominio in diverse categorie di NANOG si ritrova fra i residui 95-155. La sequenza conservata dell'omeodominio corrisponde alle coordinate: a.a. 99-100, 102, 106-107, 110, 114, 119, 121, 127-128, 132, 134, 138-140, 142-145, 147, 149 e 151-152.

Funzione[modifica | modifica wikitesto]

Nanog è un gene espresso nelle cellule staminali embrionali (CSE) risulta essere un fattore chiave nel mantenimento della pluripotenza. Nanog è in grado di funzionare assciandosi ad altri fattori, come POU5F1 Sox2 e per stabilire l'identità ESC. Le cellule staminali pluripotenti offrono un importante settore di studio a causa della loro capacità di mantenere la pluripotenza; Queste cellule hanno la capacità di diventare qualsiasi cellula di un dei tre foglietti embrionali (endoderma, ectoderma, mesoderma); Per questo motivo la comprensione dei meccanismi che mantengono la pluripotenza delle cellule risulta un fattore critico per la ricerca nel campo del trattamento delle malattie degenerative.

Analisi di embrioni hanno dimostrato che gli embrioni esprimono i geni per la pluripotenza come POU5F1, Nanog e REX1; Sono stati identificati anche marcatori di pluripotenza specifici:

  • TRA-1-60
  • TRA-1-81
  • SSEA4
  • fosfatasi alcalina
  • TERT
  • REX1

Questi marcatori consentito la differenziazione in vitro e in vivo delle cellule nelle cellule dei tre i foglietti embrionali[4].

POU5F1, TDGF1 (CRIPTO), SALL4, LECT1 e BUB1 sono geni correlati alla differenziazione delle cellule pluripotenti[5].

La ricerca attuale[modifica | modifica wikitesto]

Biologia molecolare[modifica | modifica wikitesto]

La sovraespressione di Nanog nelle cellule staminali embrionali di topo le induce ad auto-rinnovarsi in assenza del fattore inibitorio leucemico. In assenza di Nanog, le cellule staminali embrionali di topo si differenziano in cellule dell'endoderma viscerale/parietale[1][2][6]. La perdita della funzione Nanog causa differenziazione delle cellule staminali embrionali di topo in altri tipi di cellule[7].

La sovraespressione di Nanog in cellule staminali embrionali umane gli permette di rimanere pluripotenti. Il knockdown genetico di Nanog promuove la differenziazione cellulare, dimostrando in tal modo un ruolo di questi fattori embrionali nel promuovere l'auto-rinnovamento delle cellule staminali umane[8].

È stato dimostrato che l'oncosoppressore p53 si lega al promotore di Nanog e, così legandosi, sopprime la sua espressione dopo il danno del DNA nelle cellule staminali embrionali di topo. p53 può quindi indurre la differenziazione delle cellule staminali embrionali in altri tipi di cellule le quali subiscono l'arresto p53-dipendente del ciclo cellulare e di conseguenza vanno incontro ad apoptosi[6].

Nanog trasforma le cellule NIH3T3. Utilizzando DNA microarray per trovare gli obiettivi dei prodotti di trascizione di Nanog, sono stati identificati geni regolati di Nanog. Alcuni di questi geni bersaglio spiegano la trasformazione di cellule NIH3T3[9].

GATA6 e Nanog sono stati come cusee della differenziazione cellulare simile di cellule ES in loro assenza, il che porta ad ipotizzare che Nanog possa inibire la crescita ectodermica tramite la repressione di GATA6[10].

Yamanaka et al. sono stati in grado di dimostrare l'induzione di cellule staminali pluripotenti a partire da fibroblasti di topo adulti od embrionali introducendo quattro fattori, Oct3/4, Sox2, c-Myc e Klf4, in condizioni di coltura delle cellule ES. Di questi quattro fattori è stato dimostrato che Nanog è superfluo per l'induzione[11].

Nanog può essere utile nella diagnosi immunoistochimica dei tumori. Nanog è espresso nelle cellule germinali del feto, in alcuni tumori a cellule germinali delle gonadi[12] e del sistema nervoso centrale (SNC)[13][14]. L'espressione di Nanog non si riscontra nei casi di teratoma immaturo e coriocarcinoma. Nanog viene espresso dal germinoma (un tumore delle cellule germinali istologicamente identico al seminoma e dysgerminoma, ma non da: pineoblastoma, linfoma, adenoma pituitario e gliomi[13] ; Non si conoscono fenomeni di espressione di Nanog in altri tumori delle cellule germinali e del CNS.

Biologia evolutiva[modifica | modifica wikitesto]

Gli esseri umani hanno in comune con gli scimpanzé dieci pseudogeni Nanog, localizzati tutti negli stessi posti: uno pseudogene di duplicazione e nove retropseudogeni. Dei nove retropseudogeni Nanog, due non hanno il poli-(A) caratteristica della maggior parte retropseudogeni, indicando errori di copiatura durante la loro duplicazione. A causa della alta improbabilità che gli stessi pseudogeni (gli stessi errori di copiatura) si verifichino esattamente negli stessi punti del genoma, Nanog ed i suoi pseudogeni forniscono elementi di prova di formidabile affidabilità alla discendenza comune fra esseri umani e scimmie a partire da un antenato comune[3].

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ a b Mitsui K, Tokuzawa Y, Itoh H, Segawa K, Murakami M, Takahashi K, Maruyama M, Maeda M, Yamanaka S, The homeoprotein Nanog is required for maintenance of pluripotency in mouse epiblast and ES cells in Cell, vol. 113, nº 5, maggio 2003, pp. 631–42, DOI:10.1016/S0092-8674(03)00393-3, PMID 12787504.
  2. ^ a b Chambers I, Colby D, Robertson M, Nichols J, Lee S, Tweedie S, Smith A, Functional expression cloning of Nanog, a pluripotency sustaining factor in embryonic stem cells in Cell, vol. 113, nº 5, maggio 2003, pp. 643–55, DOI:10.1016/S0092-8674(03)00392-1, PMID 12787505.
  3. ^ a b Daniel J. Fairbanks, Relics of Eden: The Powerful Evidence of Evolution in Human DNA, Buffalo, N.Y, Prometheus Books, 2007, pp. 94–96, 177–182, ISBN 1-59102-564-8.
  4. ^ Zhang X, Stojkovic P, Przyborski S, Cooke M, Armstrong L, Lako M, Stojkovic M, Derivation of human embryonic stem cells from developing and arrested embryos in Stem Cells, vol. 24, nº 12, dicembre 2006, pp. 2669–76, DOI:10.1634/stemcells.2006-0377, PMID 16990582.
  5. ^ Li SS, Liu YH, Tseng CN, Chung TL, Lee TY, Singh S, Characterization and gene expression profiling of five new human embryonic stem cell lines derived in Taiwan in Stem Cells Dev., vol. 15, nº 4, agosto 2006, pp. 532–55, DOI:10.1089/scd.2006.15.532, PMID 16978057.
  6. ^ a b Lin T, Chao C, Saito S, Mazur SJ, Murphy ME, Appella E, Xu Y, p53 induces differentiation of mouse embryonic stem cells by suppressing Nanog expression in Nat. Cell Biol., vol. 7, nº 2, febbraio 2005, pp. 165–71, DOI:10.1038/ncb1211, PMID 15619621.
  7. ^ Darr H, Mayshar Y, Benvenisty N, Overexpression of NANOG in human ES cells enables feeder-free growth while inducing primitive ectoderm features in Development, vol. 133, nº 6, marzo 2006, pp. 1193–201, DOI:10.1242/dev.02286, PMID 16501172.
  8. ^ Zaehres H, Lensch MW, Daheron L, Stewart SA, Itskovitz-Eldor J, Daley GQ, High-efficiency RNA interference in human embryonic stem cells in Stem Cells, vol. 23, nº 3, marzo 2005, pp. 299–305, DOI:10.1634/stemcells.2004-0252, PMID 15749924.
  9. ^ Piestun D, Kochupurakkal BS, Jacob-Hirsch J, Zeligson S, Koudritsky M, Domany E, Amariglio N, Rechavi G, Givol D, Nanog transforms NIH3T3 cells and targets cell-type restricted genes in Biochem. Biophys. Res. Commun., vol. 343, nº 1, aprile 2006, pp. 279–85, DOI:10.1016/j.bbrc.2006.02.152, PMID 16540082.
  10. ^ Yates A, Chambers I, The homeodomain protein Nanog and pluripotency in mouse embryonic stem cells in Biochem. Soc. Trans., vol. 33, Pt 6, dicembre 2005, pp. 1518–21, DOI:10.1042/BST20051518, PMID 16246159.
  11. ^ Takahashi K, Yamanaka S, Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors in Cell, vol. 126, nº 4, agosto 2006, pp. 663–76, DOI:10.1016/j.cell.2006.07.024, PMID 16904174.
  12. ^ Hoei-Hansen CE, Almstrup K, Nielsen JE, Brask Sonne S, Graem N, Skakkebaek NE, Leffers H, Rajpert-De Meyts E, Stem cell pluripotency factor NANOG is expressed in human fetal gonocytes, testicular carcinoma in situ and germ cell tumours in Histopathology, vol. 47, nº 1, luglio 2005, pp. 48–56, DOI:10.1111/j.1365-2559.2005.02182.x, PMID 15982323.
  13. ^ a b Santagata S, Hornick JL, Ligon KL, Comparative analysis of germ cell transcription factors in CNS germinoma reveals diagnostic utility of NANOG in Am. J. Surg. Pathol., vol. 30, nº 12, dicembre 2006, pp. 1613–8, DOI:10.1097/01.pas.0000213320.04919.1a, PMID 17122519.
  14. ^ Hart AH, Hartley L, Parker K, Ibrahim M, Looijenga LH, Pauchnik M, Chow CW, Robb L, The pluripotency homeobox gene NANOG is expressed in human germ cell tumors in Cancer, vol. 104, nº 10, novembre 2005, pp. 2092–8, DOI:10.1002/cncr.21435, PMID 16206293.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • Cavaleri F, Schöler HR, Nanog: a new recruit to the embryonic stem cell orchestra. in Cell, vol. 113, nº 5, 2003, pp. 551–2, DOI:10.1016/S0092-8674(03)00394-5, PMID 12787492.
  • Constantinescu S, Stemness, fusion and renewal of hematopoietic and embryonic stem cells. in J. Cell. Mol. Med., vol. 7, nº 2, 2004, pp. 103–12, DOI:10.1111/j.1582-4934.2003.tb00209.x, PMID 12927049.
  • Pan G, Thomson JA, Nanog and transcriptional networks in embryonic stem cell pluripotency. in Cell Res., vol. 17, nº 1, 2007, pp. 42–9, DOI:10.1038/sj.cr.7310125, PMID 17211451.
  • Mitsui K, Tokuzawa Y, Itoh H, et al., The homeoprotein Nanog is required for maintenance of pluripotency in mouse epiblast and ES cells. in Cell, vol. 113, nº 5, 2003, pp. 631–42, DOI:10.1016/S0092-8674(03)00393-3, PMID 12787504.
  • Chambers I, Colby D, Robertson M, et al., Functional expression cloning of Nanog, a pluripotency sustaining factor in embryonic stem cells. in Cell, vol. 113, nº 5, 2003, pp. 643–55, DOI:10.1016/S0092-8674(03)00392-1, PMID 12787505.
  • Ota T, Suzuki Y, Nishikawa T, et al., Complete sequencing and characterization of 21,243 full-length human cDNAs. in Nat. Genet., vol. 36, nº 1, 2004, pp. 40–5, DOI:10.1038/ng1285, PMID 14702039.
  • Clark AT, Rodriguez RT, Bodnar MS, et al., Human STELLAR, NANOG, and GDF3 genes are expressed in pluripotent cells and map to chromosome 12p13, a hotspot for teratocarcinoma. in Stem Cells, vol. 22, nº 2, 2004, pp. 169–79, DOI:10.1634/stemcells.22-2-169, PMID 14990856.
  • Hart AH, Hartley L, Ibrahim M, Robb L, Identification, cloning and expression analysis of the pluripotency promoting Nanog genes in mouse and human. in Dev. Dyn., vol. 230, nº 1, 2004, pp. 187–98, DOI:10.1002/dvdy.20034, PMID 15108323.
  • Booth HA, Holland PW, Eleven daughters of NANOG. in Genomics, vol. 84, nº 2, 2005, pp. 229–38, DOI:10.1016/j.ygeno.2004.02.014, PMID 15233988.
  • Hatano SY, Tada M, Kimura H, et al., Pluripotential competence of cells associated with Nanog activity. in Mech. Dev., vol. 122, nº 1, 2005, pp. 67–79, DOI:10.1016/j.mod.2004.08.008, PMID 15582778.
  • Deb-Rinker P, Ly D, Jezierski A, et al., Sequential DNA methylation of the Nanog and Oct-4 upstream regions in human NT2 cells during neuronal differentiation. in J. Biol. Chem., vol. 280, nº 8, 2005, pp. 6257–60, DOI:10.1074/jbc.C400479200, PMID 15615706.
  • Zaehres H, Lensch MW, Daheron L, et al., High-efficiency RNA interference in human embryonic stem cells. in Stem Cells, vol. 23, nº 3, 2005, pp. 299–305, DOI:10.1634/stemcells.2004-0252, PMID 15749924.
  • Hoei-Hansen CE, Almstrup K, Nielsen JE, et al., Stem cell pluripotency factor NANOG is expressed in human fetal gonocytes, testicular carcinoma in situ and germ cell tumours. in Histopathology, vol. 47, nº 1, 2005, pp. 48–56, DOI:10.1111/j.1365-2559.2005.02182.x, PMID 15982323.
  • Hyslop L, Stojkovic M, Armstrong L, et al., Downregulation of NANOG induces differentiation of human embryonic stem cells to extraembryonic lineages. in Stem Cells, vol. 23, nº 8, 2006, pp. 1035–43, DOI:10.1634/stemcells.2005-0080, PMID 15983365.
  • Oh JH, Do HJ, Yang HM, et al., Identification of a putative transactivation domain in human Nanog. in Exp. Mol. Med., vol. 37, nº 3, 2005, pp. 250–4, PMID 16000880.
  • Boyer LA, Lee TI, Cole MF, et al., Core transcriptional regulatory circuitry in human embryonic stem cells. in Cell, vol. 122, nº 6, 2005, pp. 947–56, DOI:10.1016/j.cell.2005.08.020, PMC 3006442, PMID 16153702.
  • Kim JS, Kim J, Kim BS, et al., Identification and functional characterization of an alternative splice variant within the fourth exon of human nanog. in Exp. Mol. Med., vol. 37, nº 6, 2006, pp. 601–7, PMID 16391521.
  • Darr H, Mayshar Y, Benvenisty N, Overexpression of NANOG in human ES cells enables feeder-free growth while inducing primitive ectoderm features. in Development, vol. 133, nº 6, 2006, pp. 1193–201, DOI:10.1242/dev.02286, PMID 16501172.

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

biologia Portale Biologia: accedi alle voci di Wikipedia che trattano di biologia