第三十卷 第四期 - 2016年四月一日 PDF
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全基因體分析顯示PTENTNC為Oct4所調控肺癌惡化及抗藥性的新穎下游基因
湯硯安1,2, 陳其欣2, 孫孝芳3, 程俊培4, 曾新穆4,5, 許瀚水6, 蘇五洲7, 賴吾為8, 王憶卿1,2*
1國立成功大學醫學院基礎醫學所,2藥理學研究所, 3分子醫學研究所, 4資訊工程學系,5醫學資訊研究所, 6國立陽明大學急重症醫學研究所及臺北榮民總醫院胸腔外科, 7國立成功大學附設醫院內科部, 8外科部
 
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Oct4是由POU5F1基因所轉錄的轉錄因子,目前已知在維持胚胎幹細胞的分化多能性中扮演很重要的角色。雖然已有許多文獻探討了Oct4在胚胎幹細胞中的全基因體結合圖譜 (genome-wide binding profile),但對於Oct4在體癌症細胞或腫瘤起始細胞 (tumor-initiating cells) 中的全基因體結合圖譜知之甚少。因此,為了探討Oct4在驅使體癌症細胞轉化為腫瘤起始細胞過程中的機制,我們利用了染色體免疫沈澱定序分析以建構Oct4在A549肺腺癌細胞中的全基因體結合圖譜。我們的結果顯示Oct4結合在許多下游基因的啟動子及增強子區域,而分析結果也顯示Oct4所結合的許多下游基因確實參與在癌症生成的路徑中,如細胞移動、細胞生長與增生、細胞死亡與存活及發育調控等。除此之外,染色體免疫沈澱定序結果也在A549肺腺癌細胞中發現了新穎Oct4對DNA的結合序列,其中新穎Oct4的DNA結合序列和Sp1轉錄因子的DNA結合序列有很高的相似性。透過染色體免疫沈澱定序,我們也發現Oct4能夠抑制抗藥性抑癌基因PTEN的表達;並促進影響癌症侵襲和爬行的致癌基因TNC表達。在機制部分,我們的實驗成果顯示Sp1在PTEN的啟動子區域扮演著Oct4結合平台的角色,進一步Oct4會和組蛋白去乙醯酶1/2 (HDAC1/2) 形成複合體,而抑制了PTEN基因的轉錄;相反的,Oct4不需透過Sp1便能活化TNC的表達(圖一)。在臨床研究中,我們確實觀察到肺癌病人表現較高Oct4者伴隨有PTEN蛋白的低表達及TNC蛋白的高表達(圖二A);值得注意的是,Oct4及TNC高表達同時PTEN低表達的肺癌病人和其他肺癌病人相比有較差的無疾病存活時間(圖二B)。我們的研究成果提供了完整的肺癌細胞、動物及臨床研究證實Oct4所調控的轉錄程序會分別透過抑制PTEN並增強TNC表達而促進肺腺癌的抗藥性及轉移能力。
圖一、Oct4轉錄調控下游基因PTENTNC之機制示意圖。Oct4透過Sp1結合至PTEN啟動子區域並進一步與組蛋白去乙醯酶1/2 (HDAC1/2) 形成複合體,而抑制了PTEN基因的表達;而Oct4不需依靠Sp1並能轉錄活化TNC

圖二、Oct4高表達同時伴隨PTEN低表達及TNC高表達的肺癌病人有較差的無疾病存活時間。(A) 以組織免疫染色法分析肺癌病人癌組織樣本其Oct4、PTEN與TNC蛋白的表現狀況,圖中為兩位臨床病人之組織免疫染色代表圖,病人一為Oct4高表達,PTEN低表達及TNC高表達,病人二為Oct4低表達,PTEN高表達及TNC低表達。原始放大倍率為200倍,方筐顯示為放大區域;(B) 無疾病存活時間分析顯示帶有Oct4及TNC高表達同時PTEN低表達的肺癌病人(藍色線標示)和其他肺癌病人相比(黑色線標示)存活較差,生存曲線的統計P值是以log-rank test進行分析。
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