Molecular mechanisms of pluripotency and differentiation of mouse embryonic stem cells: identification and functional analysis of new oct3/4 target genes

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Embryonale Stammzellen (ES-Zellen) besitzen die bemerkenswerte Fähigkeit zur Selbsterneuerung und zur Differenzierung in alle Zelltypen des Embryos; ein Phänomen, das Pluripotenz genannt wird. Der zur POU-Familie gehörende Transkriptionsfaktor Oct-3/4 spielt eine Schlüsselrolle für die Aufrechterhaltung der Pluripotenz von ES-Zellen, sowie für deren Differenzierung. Repression von Oct-3/4 führt zum Verlust der Pluripotenz und zu einer Dedifferenzierung zu Trophektoderm. Auf der anderen Seite verursacht eine weniger als zweifache Erhöhung der Oct-3/4-Expression die Differenzierung in primitives Endoderm und Mesoderm. D.h., das präzise Niveau von Oct-3/4 determiniert unterschiedliche Zellschicksale während der Embryonalentwicklung. Aus diesem Grund wird Oct-3/4 als Master-Regulator der Aufrechterhaltung, sowie der Differenzierung von ES-Zellen angesehen. Diese pleiotrope Funktion von Oct-3/4 ist wahrscheinlich das Resultat kombinatorischer Interaktionen mit unterschiedlichen Kofaktoren, was zur Aktivierung oder Reprimierung unterschiedlicher Zielgene führt. Das Ziel des diesem Antrag zugrundeliegenden Forschungsprojekts ist die systematische Analyse der Effekte veränderter Oct-3/4-Niveaus auf Zielgene auf Genom-weiter Ebene mittels Oligonukleotid-Microarrays. Durch diesen Ansatz sollen neue Gene identifiziert werden, die eine wichtige Rolle bei der Selbsterneuerung sowie der Differenzierung von ES-Zellen spielen, wobei der Schwerpunkt auf solchen Genen liegt, die an der Aufrechterhaltung der Pluripotenz beteiligt sind. Ausgewählte Kandidatengene werden anschließend detailliert funktionell analysiert.