Role of heme oxygenase-1 in cell reprogramming

Reprogramming of somatic cells by expressing four transcription factors (Oct4, Sox2, Klf4, cMyc) allows to obtain autologous cells that can differentiate into all adult organism cells. Thanks to great potential of induced pluripotent stem cells, the process of reprogramming is extensively studied and improved. However, it efficiency is still small. Therefore it is very important to study factors that may increase generation off induced pluripotent stem cells. Heme oxygenase-1 (HO-1) is cytoprotective enzyme, which plays a crucial role in the functioning of certain cells. It is important to investigate whether HO-1 can influence the reprogramming process. To test this, mouse myoblasts expressing GFP gene, as well as overexpressing HO-1 were reprogrammed. No colonies of iPS cells were obtained from myoblasts overexpressing HO-1. In contrast, mouse fibroblasts in which expression of HO-1 was induced by cobalt protoporphyrin showed an increased efficiency of reprogramming. However, stimulation of murine fibroblasts with compound releasing carbon monoxide during reprogramming decreased number of obtained iPS cell colonies. The impact of heme oxygenase-1 on Oct4 expression in human embryonic cancer cell line – NTERA2 was also investigated. Inhibition of HO-1 activity by tin protoporphyrin increased the expression of Oct4. In summary, those preliminary results indicate for different effects of HO-1 on the process of reprogramming, as well as the expression of Oct4.

Reprogramowanie komórek somatycznych poprzez ekspresję czterech czynników transkrypcyjnych (Oct4, Sox2, Klf4, cMyc), pozwala na uzyskiwanie autologicznych komórek mogących różnicować do wszystkich komórek organizmu. Dzięki ogromnemu potencjałowi indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPS), proces reprogramowania jest intensywnie badany i ulepszany. Niemniej jego wydajność jest wciąż niewielka. W związku z tym ogromne znaczenie mają badania nad czynnikami mogącymi zwiększać efektywność uzyskiwania komórek iPS. Oksygenaza hemowa-1 (HO-1) jest enzymem cytoprotekcyjnym, który pełni ważną role w funkcjonowaniu niektórych komórek. Istotne jest więc zbadanie czy HO-1 wpływa na proces reprogramowania. Aby to sprawdzić reprogramowano mysie mioblasty linii z nadekspresją GFP, a także z nadekspresją HO-1. Nie uzyskano kolonii komórek iPS z mioblastów z nadekspresją HO-1. Reprogramowano również mysie fibroblasty, w których ekspresję HO-1 indukowano proptoporfiryną kobaltu. Komórki takie wykazywały zwiększoną efektywność reprogramowania. Stymulacja mysich fibroblastów związkiem uwalniającym tlenek węgla zmniejszała natomiast liczbę uzyskanych kolonii komórek iPS. Sprawdzono także wpływ oksygenazy hemowej-1 na ekspresję Oct4 – głównego markera pluripotencjalności w komórkach ludzkiego raka embrionalnego linii NTERA2. Zahamowanie aktywności HO-1 poprzez stymulację protoporfiryną cyny powodowało wzrost ekspresji Oct4. Uzyskane wstępne wyniki wskazują na odmienny wpływ związków regulujących aktywność HO-1 na proces reprogramowania oraz ekspresję Oct4.