ATCC細胞自我更新和多潛能分化中起著關鍵作用。實驗證明, 在胚胎干細胞中Nanog基因過表達可以維持未分化的增殖狀態而無需飼養細胞的輔助, 其表達沉默則誘導胚外內胚層分化。這種調控機制與Nanog轉錄誘導OCT4 表達有關。CSC是惡性腫瘤內具有自我更新并分化形成各類癌細胞潛能的一類未分化細胞, 但其自我更新及分化的調控機制目前仍不*清楚。本文結果顯示, Nanog基因沉默不僅伴隨著OCT4蛋白表達顯著下調, 而且也引起Nanog靶基因的差異表達。值得注意的是, 該組靶基因中有多個基因已知參與調控遠端氣道(細支氣管和肺泡)上皮分化, 如ID2、 FZD2和ETV5等。實驗研究揭示, ID2是胚胎期肺臟遠端呼吸上皮的譜系(Lineage)特異性標志, 其中肺泡上皮的發育受Wnt信號調控, 后者需要特異性FZD 受體參與。而ETV5(又稱ERM)的主要功能之一是與甲狀腺轉錄因子1(thyroid transcription factor 1, TTF-1)協同調控AT2細胞(II型肺泡細胞, Alveolar type 2 cells)特異性標志C型表面蛋白(surfactant protein C, SP-C)表達, ETV5下調將促使肺泡上皮分化。因此, Nanog基因沉默使得OCT4明顯下調以及多種氣道上皮分化標志差異表達, 提示此類細胞已失去了自我更新能力并發生分化。但這些基因的差異表達是否引起細胞形態的相應變化, 仍需要深入細致的分析, 這方面的研究尚在進行之中。

此外, 本文通過生物信息學分析, 發現Nanog調控OCT4表達的一個新穎作用機制, 即Nanog可能通過調控蛋白酶體基因表達影響HIF1α-OCT4軸。 OCT4蛋白由位于6號染色體6p21.33區的POU5f1基因編碼, 該基因的啟動子在進化上(從嚙齒類如小鼠到人類)高度保守, 通常將其分為4個同源保守區 (homology conserved regions), 即CR1-CR4, 其中CR3 和CR4在OCT4表達中起主要調控作用。Z近研究揭示, 在CR3和CR4轉錄調控區內含有多個低氧反應元件(hypoxia responsive elements, HRE, 堿基序列: G/ACGTG), 該基序可被HIF特異性識別并結合。Covello等報道, HIF2α能夠與HRE結合并誘導OCT4表達。但隨后的研究揭示, HIF1α和HIF2α通過識別相同的HRE基序均能夠調控OCT4表達。通過基因沉默技術我們也證明在肺腺癌CSC中存在類似的調控機制。這些結果說明癌細胞尤其是CSC中存在HIF1α-OCT4調控軸, 但在含氧狀態下, 細胞內HIF1蛋白通過蛋白酶體降解途徑快速代謝, 因而可以預期CSC維持HIF1α-OCT4軸功能需要對蛋白酶體基因表達進行精細調控。蛋白酶體是胞漿內的一種多蛋白細胞器, 由20S核心顆粒(core particle, CP)和19S調控顆粒(regulatory particle, RP) 組成, 后者又分為Lid和Base二個亞顆粒。蛋白酶體的3種蛋白水解酶活性(caspase-like、trypsin-like和 chymotrypsin-like)分別由CP中PSMB1、PSMB2和 PSMB5等蛋白介導。Pan等[28]Z近報道, 當肺腺癌細胞形成懸浮生長的球體時, OCT4和Nanog高表達而上述蛋白水解酶活性明顯低下, 此結果提示蛋白酶體活性與HIF1α-OCT4軸之間存在內在, 但ATCC細胞其機制尚不清楚。本文結果顯示, 肺腺癌細胞中HIF1α蛋白持續陽性表達與Nanog抑制多種蛋白酶體基因表達有關, 因而Nanog基因沉默可能通過增強蛋白酶體活性, 從而促使HIF1α降解導致OCT4轉陰。Nanog沉默細胞內HIFα和OCT4蛋白水平下調現象支持該假設, 但證明上述Nanog-HIF1α-OCT4調控機制還需要深入系統的分析。
 p58ipkIgG     活化轉錄因子1    小鼠神經營養因子4(NT-4)
 p70S6KbIgG     活化復制因子2    小鼠神經營養因子3(NT-3)
 P73腫瘤抑制基因IgG     磷酸化活化復制因子2    小鼠神經肽Y(NP-Y)
 PDZ連接激酶/T-LAK細胞源蛋白激酶IgG     磷酸化活化復制因子2    小鼠神經絲蛋白(NF) 
 PEG3蛋白IgG     磷酸化活化復制因子2    小鼠神經絲蛋白(NF) 
 piwi樣1蛋白IgG     磷酸化活化復制因子2    小鼠神經生長因子(NGF)
 piwi樣2蛋白IgG     磷酸化活化復制因子2    小鼠神經膠質纖維酸性蛋白(GFAP)
ATCC細胞