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저자정보
Kim Dong Keon (National Cancer Center) Lee Jang-Seok (National Cancer Center) Lee Eun Young (National Cancer Center) Jang Hansol (National Cancer Center) Han Suji (National Cancer Center) 김희연 (국립암센터) Hwang In-Young (Seoul National University College of Medicine) 최지웅 (서울대학교) 신현무 (서울대학교) You Hye Jin (National Cancer Center) 윤홍덕 (서울대학교) Jang Hyonchol (National Cancer Center)
저널정보
대한생화학·분자생물학회 Experimental and Molecular Medicine Experimental and Molecular Medicine 제53권
발행연도
2021.11
수록면
1 - 10 (10page)
DOI
10.1038/s12276-021-00707-7

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Sox2 is a core transcription factor in embryonic stem cells (ESCs), and O -GlcNAcylation is a type of post-translational modification of nuclear-cytoplasmic proteins. Although both factors play important roles in the maintenance and differentiation of ESCs and the serine 248 (S248) and threonine 258 (T258) residues of Sox2 are modified by O -GlcNAcylation, the function of Sox2 O -GlcNAcylation is unclear. Here, we show that O -GlcNAcylation of Sox2 at T258 regulates mouse ESC self-renewal and early cell fate. ESCs in which wild-type Sox2 was replaced with the Sox2 T258A mutant exhibited reduced self-renewal, whereas ESCs with the Sox2 S248A point mutation did not. ESCs with the Sox2 T258A mutation heterologously introduced using the CRISPR/Cas9 system, designated E14-Sox2 TA/WT , also exhibited reduced self-renewal. RNA sequencing analysis under self-renewal conditions showed that upregulated expression of early differentiation genes, rather than a downregulated expression of self-renewal genes, was responsible for the reduced self-renewal of E14-Sox2 TA/WT cells. There was a significant decrease in ectodermal tissue and a marked increase in cartilage tissue in E14-Sox2 TA/WT -derived teratomas compared with normal E14 ESC-derived teratomas. RNA sequencing of teratomas revealed that genes related to brain development had generally downregulated expression in the E14-Sox2 TA/WT -derived teratomas. Our findings using the Sox2 T258A mutant suggest that Sox2 T258 O -GlcNAc has a positive effect on ESC self-renewal and plays an important role in the proper development of ectodermal lineage cells. Overall, our study directly links O -GlcNAcylation and early cell fate decisions.

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