:: دوره 32، شماره 4 - ( 7-1403 ) ::
جلد 32 شماره 4 صفحات 65-53 برگشت به فهرست نسخه ها
بررسی و مقایسۀ شبکۀ ارتباطی و نحوۀ بیان ژن‌های KLF4 و POU5F1 طی فرایند اسپرماتوژنز
مائده یزدانی دیزیچه1 ، حسین عزیزی* 2، داریوش غلامی3 ، امیر خاکی4
1- گروه زیست ‌فناوری میکروبی، دانشکده زیست‌ فناوری، دانشگاه تخصصی فناوری‌های نوین آمل، آمل، ایران
2- گروه نانو زیست‌ فناوری، دانشکده زیست ‌فناوری، دانشگاه تخصصی فناوری‌های نوین آمل، آمل، ایران ، h.azizi@ausmt.ac.ir
3- گروه زیست ‌فناوری میکروبی، دانشکده زیست ‌فناوری، دانشگاه تخصصی فناوری‌های نوین آمل، آمل، ایران
4- گروه دامپزشکی ، دانشکده دامپزشکی ، دانشگاه تخصصی فناوری‌های نوین آمل، آمل، ایران
چکیده:   (178 مشاهده)
مقدمه: اسپرماتوژنز فرایند اصلی تولید اسپرم است که در لوله‌های اسپرم‌‌ساز انجام می‌شود. سلول‌های بنیادی اسپرم‌ساز (SSCها) توانایی خودنوسازی، تمایز و انتقال اطلاعات ژنتیکی را به نسل‌های بعدی دارند. KLF4 و POU5F1 جزو عامل‌های رونویسی هستند که در طیف وسیعی از بافت‌ها بیان می‌شوند و نقش مهمی در فرایندهایی مانند آپوپتوز، تمایز و تکثیر و توسعۀ سلولی ایفا می‌کنند. هدف از مطالعۀ حاضر بررسی میزان بیان ژن‌های KLF4 و POU5F1 در سلول‌های بنیادی جنینی موش (mESCs)، سلول‌های بنیادی اسپرم‌ساز (SSCs)، سلول‌های بنیادی شبه‌جنینی (ES-like) و سلول‌های بیضه و همچنین شناسایی مسیرهای سیگنالینگ مرتبط با آن‌ها در فرایند اسپرماتوژنز است.
مواد و روش­ها: در این مطالعۀ تجربی، سلول‌های اسپرم‌ساز از بیضۀ موش با استفاده از روش هضم آنزیمی استخراج گردید و در محیط کشت GSC موش حاوی FGF، EGF و GDNF کشت داده شدند؛ سپس بیان ژن‌های KLF4 و POU5F1 با روش‌های ایمونوسیتوشیمی، ایمونوهیستوشیمی و واکنش زنجیره‌ای پلیمراز رونویسی معکوس در سلول‌های mESCs، SSCs، ES-like و سلول‌های بیضه بررسی گردید و تعاملات پروتئین-پروتئین و مسیر سیگنالینگ با روش‌های بیوانفورماتیکی ارزیابی شد.
یافته­ های پژوهش: ژن‌های KLF4 و POU5F1 در سلول‌های ES-like و بیضه بیان مثبت داشتند. اندازه‌گیری میزان بیان mRNA KLF4 و mRNA POU5F1 نشان داد که بیان KLF4 در سلول‌های mESCs و ES-like نسبت به سایر سلول‌ها بیشتر و میزان بیان POU5F1 در سلول‌های SSCs بیشتر است و KLF4 و POU5F1، هر دو از ژن‌های اصلی و قدرتمندند که یک کلاس مشترک و عملکرد مشترک دارند.
بحث و نتیجه‌گیری: این نتایج نشان می‌دهد که KLF4 و POU5F1 از عامل‌های ضروری برای انجام صحیح فرایند اسپرماتوژنز هستند و در سلول‌های mESCs، SSCs، ES-like و سلول‌های بیضه بیان دارند. این فاکتورها از عامل‌های اصلی سلول‌های بنیادی جنسی و عوامل پرتوانی سلول‌های بنیادی به‌شمار می‌روند و قابلیت استفاده به‌عنوان عامل‌های تشخیصی برای این رده‌های سلولی را دارند.
واژه‌های کلیدی: اسپرماتوژنز، سلول‌های بنیادی اسپرم‌ساز، مسیرهای سیگنالینگ، KLF4، POU5F1
متن کامل [PDF 1118 kb]   (100 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: بیوتکنولوژی
دریافت: 1402/6/18 | پذیرش: 1403/2/30 | انتشار: 1403/7/1
فهرست منابع
1. Huang P, Wang T. Spermatogonial stem cell and TGF-b {eta} involved regulation of proliferation and differentiation. arXiv 2017. doi:10.48550/arXiv.1706.03892.
2. Lu X, Yin P, Li H, Gao W, Jia H, Ma W. Transcriptome Analysis of Key Genes Involved in the Initiation of Spermatogonial Stem Cell Differentiation. Genes 2024;15:141. doi: 10.3390/genes15020141.
3. Yang L, Liao J, Huang H, Lee TL, Qi H. Stage-specific regulation of undifferentiated spermatogonia by AKT1S1-mediated AKT-mTORC1 signaling during mouse spermatogenesis. Dev Biol 2024 ;509:11-27. doi: 10.1016/j.ydbio.2024.02.002.
4. Asadi MH, Javanmardi S, Movahedin M. Derivation of ES-like cell from neonatal mouse testis cells in autologous sertoli cells co-culture system. Iran J Reprod Med 2014;12:37-46.
5. Spradling A, Drummond-Barbosa D, Kai T. Stem cells find their niche. Nature 2001;414:98-104. doi: 10.1038/35102160.
6. Waheeb R, Hofmann MC. Human spermatogonial stem cells: a possible origin for spermatocytic seminoma. Int J Androl 2011;34:e296-e305. doi:10.1111/j.1365-2605.2011.01199.x.
7. Griswold MD. Spermatogenesis: the commitment to meiosis. Physiol Rev 2016;96:1-17. doi: 10.1152/physrev.00013.2015.
8. Robles V, Herraez P, Labbé C, Cabrita E, Pšenička M, Valcarce DG, et al. Molecular basis of spermatogenesis and sperm quality. Gen Comp Endocrinol 2017;245:5-9. doi: 10.1016/j.ygcen.2016.04.026.
9. Haroush N, Levo M, Wieschaus E, Gregor T. Functional analysis of a gene locus in response to non-canonical combinations of transcription factors. arXiv 2023. doi: 10.48550/arXiv.2308.05685.
10. Dang DT, Pevsner J, Yang VW. The biology of the mammalian Krüppel-like family of transcription factors. Int J Biochem Cell Biol 2000;32:1103-21. doi:10.1016/S1357-2725(00)00059-5.
11. Zaehres H, Schöler HR. Induction of pluripotency: from mouse to human. Cell 2007;131:834-5. doi: 10.1016/j.cell.2007.11.020.
12. Behr R, Kaestner KH. Developmental and cell type-specific expression of the zinc finger transcription factor Krüppel-like factor 4 (Klf4) in postnatal mouse testis. Mech Dev 2002;115:167-9. doi: 10.1016/S0925-4773(02)00127-2.
13. Ghaleb AM, Yang VW. Krüppel-like factor 4 (KLF4): What we currently know. Gene 2017;611:27-37. doi: 10.1016/j.gene.2017.02.025.
14. Wang X, Dai J. Concise review: isoforms of OCT4 contribute to the confusing diversity in stem cell biology. Stem Cells 2010;28:885-93. doi:10.1002/stem.419.
15. Filipponi D, Hobbs RM, Ottolenghi S, Rossi P, Jannini EA, Pandolfi PP, et al. Repression of kit expression by Plzf in germ cells. Mol Cell Biol 2007;27:6770-81. doi:10.1128/MCB.00479-07.
16. Jin X, Li Y, Guo Y, Jia Y, Qu H, Lu Y, et al. ERα is required for suppressing OCT4‐induced proliferation of breast cancer cells via DNMT1/ISL1/ERK axis. Cell Prolif 2019;52:e12612. doi: 10.1111/cpr.12612.
17. Hashemi Karoii D, Azizi H. A review of protein-protein interaction and signaling pathway of Vimentin in cell regulation, morphology and cell differentiation in normal cells. J Recept Signal Transduct Res 2022;42:512-20. doi:10.1080/10799893.2022.2047199.
18. Azizi H, Karoii DH, Skutella T. Oct4 Protein and Gene Expression Analysis in the Differentiation of Spermatogonia Stem Cells Into Functional Mature Neurons by Immunohistochemistry, Immunocytochemistry, and Bioinformatics Analysis. Stem Cell Rev Rep 2023;19:1828-44. doi: 10.1007/s12015-023-10548-8.
19. Azizi H, Ranjbar M, Rahaiee S, Govahi M, Skutella T. Investigation of VASA gene and protein expression in neonate and adult testicular germ cells in mice in vivo and in vitro. Cell J (Yakhteh) 2020;22:171. doi: 10.22074/cellj.2020.6619.
20. Azizi H, Tabar AN, Skutella T, Govahi M. In vitro and in vivo determinations of the anti-GDNF family receptor alpha 1 antibody in mice by immunochemistry and RT-PCR. Int J Fertil Steril 2020;14:228-33. doi: 10.22074/ijfs.2020.6051.
21. Aksoy I, Giudice V, Delahaye E, Wianny F, Aubry M, Mure M, et al. Klf4 and Klf5 differentially inhibit mesoderm and endoderm differentiation in embryonic stem cells. Nat Commun 2014;5:3719. doi: 10.1038/ncomms4719.
22. Daigneault BW, Rajput S, Smith GW, Ross PJ. Embryonic POU5F1 is required for expanded bovine blastocyst formation. Sci Rep 2018;8:7753. doi: 10.1038/s41598-018-25964-x.
23. Boyer LA, Lee TI, Cole MF, Johnstone SE, Levine SS, Zucker JP, et al. Core transcriptional regulatory circuitry in human embryonic stem cells. Cell 2005;122:947-56. doi: 10.1016/j.cell.2005.08.020.
24. Hawkins K, Joy S, McKay T. Cell signalling pathways underlying induced pluripotent stem cell reprogramming. World J Stem Cells 2014;6:620. doi: 10.4252/wjsc.v6.i5.620.
25. Bruce SJ, Gardiner BB, Burke LJ, Gongora MM, Grimmond SM, Perkins AC. Dynamic transcription programs during ES cell differentiation towards mesoderm in serum versus serum-free BMP4 culture. BMC Genomics 2007;8:1-26. doi: 10.1186/1471-2164-8-365.
26. Godmann M, Gashaw I, Katz JP, Nagy A, Kaestner KH, Behr R. Krüppel-like factor 4, a “pluripotency transcription factor” highly expressed in male postmeiotic germ cells, is dispensable for spermatogenesis in the mouse. Mech Dev 2009;126:650-64. doi: 10.1016/j.mod.2009.06.1081.
27. Hamil KG, Hall SH. Cloning of rat Sertoli cell follicle-stimulating hormone primary response complementary deoxyribonucleic acid: regulation of TSC-22 gene expression. Endocrinology 1994;134:1205-12. doi: 10.1210/endo.134.3.8161377.
28. Bruno S, Schlaeger TM, Del Vecchio D. Epigenetic OCT4 regulatory network: stochastic analysis of cellular reprogramming. NPJ Syst Biol Appl 2024;10:3. doi: 10.1038/s41540-023-00326-0.
29. Chen F, Cooney AJ, Wang Y, Law SW, O'Malley BW. Cloning of a novel orphan receptor (GCNF) expressed during germ cell development. Mol Endocrinol 1994;8:1434-44. doi: 10.1210/mend.8.10.7854358.
30. Pesce M, Wang X, Wolgemuth DJ, Schöler HR. Differential expression of the Oct-4 transcription factor during mouse germ cell differentiation. Mech Dev 1998;71:89-98. doi: 10.1016/s0925-4773(98)00002-1.
31. Dann CT, Alvarado AL, Molyneux LA, Denard BS, Garbers DL, Porteus MH. Spermatogonial stem cell self-renewal requires OCT4, a factor downregulated during retinoic acid-induced differentiation. Stem Cells 2008;26:2928-37. doi: 10.1634/stemcells.2008-0134.

Ethics code: Ir.ausmt.Rec.1402.007


XML   English Abstract   Print



بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.
دوره 32، شماره 4 - ( 7-1403 ) برگشت به فهرست نسخه ها