Tryptophan derivatives regulate the transcription of Oct4 in stem-like cancer cells

Jie Cheng1,2,*, Wenxin Li1,*, Bo Kang1,*, Yanwen Zhou1,*, Jiasheng Song3, Songsong Dan1, Ying Yang1, Xiaoqian Zhang1, Jingchao Li2, Shengyong Yin1,4, Hongcui Cao1, Hangping Yao1, Chenggang Zhu2, Wen Yi1,2, Qingwei Zhao1,5, Xiaowei Xu6, Min Zheng1, Shusen Zheng1,4, Lanjuan Li1, Binghui Shen7 & Ying-Jie Wang1

Nat Commun. 2015 Jun 10;6:7209. doi: 10.1038

Speaker: Ko-Lun Yen (顏克倫)               Time: 14:00~15:00, Oct, 28, 2015

Commentator: Ai-Li Shiau (蕭璦莉 教授)      Place: Room 601

Abstract：

    Oct4 (octamer-binding transcription factor)，又稱作POU5F1 (POU domain, class 5, transcription factor 1)，是一種被發現參與在未分化之胚胎幹細胞自我新生過程中的必須蛋白，也因此Oct4常被用於作為未分化細胞群的標記蛋白。過多或些微的Oct4表現都會影響細胞本身的分化，因此Oct4在細胞中的表現是受到嚴密調控的。Aryl hydrocarbon receptor (AhR)是一種轉錄因子，需要透過配體 (ligand)與之結合才能活化其後續的轉錄表現，最初被發現AhR在環境毒素對細胞的影響中扮演著關鍵的角色。然而，近期的研究發現，AhR不僅僅能夠影響環境毒素對細胞的影響，更發現在癌症的進程中扮演著重要的角色，透過跟不同的配體結合，使AhR具有促成癌症的發生和抑制其生長的拮抗效果^[1]。因AhR在癌症發展和胚胎發育研究中被發現扮演重要的角色，使得其在癌症生物學上的重要性逐漸地受到重視，近年來也有越來越多的研究探討其在癌症生物學上的重要性，像是在Retionic acid (RA)所誘導的白血球癌細胞分化中發現AhR的表現增加和Oct4的下降表現。然而，目前並沒有研究文獻發現AhR和Oct4是透過什麼機制來影響癌細胞或是胚胎幹細胞的生長，且目前研究所使用的AhR配體多係由人工合成的物質，鮮少發現研究AhR在自然界中的配體有哪些。在作者本篇的研究中發現，癌細胞中Oct4蛋白會受到細胞內色胺酸代謝物 (ITE)的減少而增加其表現量，而Oct4的表現也會因為人為的回補色胺酸代謝物而降低。而在皮下注射和體內注射癌細胞的動物模式實驗中也看到色胺酸的代謝物能夠減少癌症幹細胞的數量，進而阻止其癌症發展的潛力。在本篇文章中，作者的結果指出了色胺酸代謝衍生物能夠透過AhR的訊號傳遞路徑來影響癌症細胞的幹細胞活性，進而影響癌細胞的發育，作者的發現提供了癌幹細胞新的標定方式，也提供未來將其作為治療癌症發展的目標蛋白。

Reference：

1.         Feng, S., Cao, Z. & Wang, X. Role of aryl hydrocarbon receptor in cancer. Biochim. Biophys. Acta 1836, 197-210 (2013).

2.         Bunaciu, R. P. & Yen, A. Activation of the aryl hydorcarbon receptor AhR promotes retinoic acid-induced differentiation of myeloblastic leukemia cells by restricting expression of the stem cell transcription factor Oct4. Cancer Res. 71, 2371-2380 (2011)