Protein 4 nalik SALL-u(SALL4) jest transkripcijski faktorkodiran članom porodice gena za Spalt-olike (SALL) proteine, SALL4.[5][6] Geni SALL identificirani su na osnovu njihove homologije sekvence sa Spaltom, koji je homeotski gen izvorno kloniran u Drosophila melanogaster, koji je važan za formiranje terminalne strukture trupa embriogeneze i razvoju diska odraslih, u fazama larvi.[7][8] Postoje četiri ljudska SALL proteina (SALL1, 2, 3 i 4) sa strukturnom homologijom i imaju različite uloge u embrionskom razvoju, radu bubrega, i kanceru.[9] Gen SALL4 kodira najmanje tri izoforme, nazvane A, B i C, putem alternativne prerade, pri čemu su A i B oblici najviše proučavani. SALL4 može promijeniti ekspresije gena, putem interakcije s mnogim kofaktorima i epigenetičkim kompleksima.[10] Poznat je i kao ključni faktor embrionskih matičnih ćelija (ESC).
Struktura, interaktivni partneri i aktivnost vezanja DNK
SALL4 sadrži jedan cinkov prst na svom amino (N-kraju) i tri nakupine cinkovih prstiju koji svaki koordinira cink sa po dva cisteina i dva histidina (tip Cys2His2) koji potencijalno omogućuju aktivnost vezanja nukleinske kiseline. SALL4B-u nedostaju dvije nakupine cinkovih prstiju koje se nalaze u izoformi A. Iako ostaje nejasno koja je nakupina cinkovih prstiju odgovorna za svojstvo vezanja DNK SALL4
Različiti članovi porodice SALL mogu formirati hetero- ili homodimere, putem svoje konzervirane regije bogate glutaminom (Q).[11] SALL4 ima najmanje jedan kanonski signal jedarne lokalizacije (NLS) s motivom K-K / R-X-K / R u N-terminalnom dijelu proteina koji se dijeli između A i B izoformi (ostaci 64–67).[12] Jedan izvještaj sugerira da se s mutiranom NLS sekvencom SALL4 ne može lokalizirati na jedru.[12] Preko sekvence od 12 aminokiselina na svom N-kraju (N-12a.a.), SALL4 se veže za protein 4 koji veže retinoblastom (RBBP4), podjedinicu nukleosomnog preoblikovanja i deacetilacije histona (NuRD) kompleksa, koji također sadrži proteine koji vežu hromodomen-helikaza-DNK (CHD3/4 ili Mi-2a/b), proteine povezane sa metastazama (MTA), proteine domena koji vežu metil-CpG (protein proteinskog domena metil-CpG ili MBD3) i histonske deacetilaze (HDAC1 i HDAC2).[13][14][15][16] Ovo povezivanje omogućava SALL4, djelujući kao transkripcijski represor. U skladu s tim, pokazano je da se SALL4 lokalizira na heterohromatinske regije u ćelijama, za što je neophodna njegova posljednja nakupina cinkovog prsta (podijeljena između SALL4A i B).[17] Pored kompleksa NuRD, SALL4 je navodno u mogućnosti da se veže i za druge epigenetičke modifikatore poput histon-lizin-specifične demetilaze 1 ([[[LSD1]]]), koja je često povezana sa NuRD kompleksom, a potom i represije gena.[18] Pored toga, SALL4 također može aktivirati ekspresiju gena regrutiranjem proteina mješovite leukemije (MLL), koji je homolog proteina Drosophila tritoraksa i kvasca Set1 i ima aktivnost trimetilacije histona 3 i lizina 4 (H3K4).[19] Ova interakcija najbolje se karakterizira u koregulaciji gena HOXA9, pomoću SALL4 i MLL u leukemijskim ćelijama.[19]
U ESC miša, pronađeno je da Sall4 na dva odvojena nepristrasna zaslona masene spektrometrije (spec) veže esencijalni faktor matičnih ćelija, transkripcijski faktor koji veže oktamer (okt4).[20][21] Sall4 može vezati i druge važne proteine pluripotentnosti, kao što su Nanog i protein Y regije za određivanje spola Y (SRY)-boks 2 (Sox2).[22][23] Zajedno, ti proteini mogu uticati na međusobne ekspresijske obrasce kao i na vlastite, stvarajući tako transkripcijski regulatorni krug specifičan za mESC.[24] Izvješteno je i da SALL4 veže protein T-box 5 (Tbx5) u srčanim tkivima, kao i da genetički komunicira s Tbx5 u razvoju mišjih udova.[25] Ostali vezujući partneri SALL4 uključuju proteine cinkovog prsta mijelocitne leukemije (PLZF u prekursornim ćelijama sperme,[26]Rad50, tokom popravka oštećene DNK,[27] i b-katenin, nizvodno od Wnt signalnog puta.[28] Budući da je većina ovih interakcija identificirana masenomm spektrometrijom ili koimunoprecipitacijom, nije poznato jesu li one izravne. Kroz imunoprecipitaciju hromatina (ChIP) praćenu sekvenciranjem sljedeće generacije ili mikroniziranjem, identificirani su neki ciljevi SALL4.[29] Ključni verifikovani ciljni gen kodira enzim fosfatidilinozitol-3,4,5-trifosfat 3-fosfataza (PTEN). PTEN je supresor tumora koji kontrolira nekontrolirani rast ćelija, izazivanjem programirane ćelijske smrti ili apoptoze. SALL4 veže promotora PTEN i regrutuje NuRD kompleks da posreduje u njegovoj represiji, što dovodi do proliferacije ćelija.[16]
U mišjim embrionima, ekspresija SALL4 je uočljiva već u dvoćelijskoj fazi. Njegova ekspresija traje kroz 8- i 16-ćelijsku fazu do blastocista, gdje se nalazi u nekim ćelijama trofektoderme i unutrašnjoj ćelijskoj masi (ICM), od koje su izvedeni miševi ESC.[30] SALL4 je važan faktor za održavanje "matičnosti" ESC-a mišjeg i ljudskog porijekla, jer gubitak Sall4 dovodi do diferencijacije ovih pluripotentnih ćelija prema lozi trofektoderme.[17][30][31] To je vjerovatno zbog podregulacije ispoljavanja Pou5f1 i regulacije homeoboksa 2 kaudalnog tipa (Cdx2) ekspresije gena.[31] Sall4 je dio regulatorne mreže transkripcije koja uključuje druge pluripotentne faktore, kao što su Oct4, Nanog i Sox2.[32][33] Zbog važne uloge u ranom razvoju, genetički mutirani miševi kojima ne funkcioniraju SALL4 umiru rano, u fazi periimplantacije, dok heterozigotni miševi imaju neuronske, bubrežne i srčane greške, uz abnormalnosti udova.[17][25][34]
Razni SALL4-nul modeli miša oponašaju ljudske mutacije u genu SALL4 , za koje je pokazano da uzrokuju razvojne probleme kod pacijenata sa Okihiro/Duanov sindrom radijalnih zraka.[35][36] Te osobe često imaju porodičnu anamnezu malformacija ruku i poremećaja kretanja očiju.
Ekspresija SALL4 je mala do neotkrivena u većini tkiva odraslih, izuzev klicinih i progenitornih ćelija ljudske krvi.[35][37] Međutim, SALL4 se ponovo aktivira i pogrešno regulira kod različitih karcinoma,[38][39] poput akutne mijeloidne leukemije (AML),[28]B-ćelijska akutna limfocitna leukemija (B-ALL),[40]tumor zametnih ćelija,[41]rak želuca,[42]rak dojke,[43] hepatoćrlijski karcinom (HCC),[44][45]rak pluća,[46] i gliom.[47] Kod mnogih od ovih karcinoma, ekspresija SALL4 je u tumorskim ćelijama poređena sa normalnim tkivom, npr. eksprimiran je u gotovo polovini uzoraka ljudskog primarnog karcinoma endometrija, ali ne u normalnim ili hiperplazijskim uzorcima endometrijskog tkiva.[48] Ekspresija SALL4 često je u korelaciji sa lošijim preživljavanjem i lošom prognozom, kao što je u HCC,[44] ili s metastazama kao što je rak endometrijuma,[48] karcinomu debečlog crijeva,[49] i jednjačkom karcinomu pločastih ćelija.[50][51] Nejasno je kako se ekspresija SALL4 deregulira u malignim ćelijama, ali je kod B-ALL uočena hipometilacija DNK u regiji introna 1.[40]
Za karcinom dojke, prijavljeno je da pretvarač signala i aktivator transkripcije 3 (STAT3) direktno aktiviraju ekspresiju SALL4.[52] Nadalje, predloženo je da kanonsko Wnt signaliziranje aktivira ekspresiju gena SALL4 u oba razvoja[53][54] i u kanceru.[28] Kod leukemija, mehanizam funkcije SALL4 je bolje okarakteriziran; miševi s pretjeranom ekspresijom ljudskog "SALL4" razvijaju mijelodisplatični sindrom (MDS)-u slične simptome i na kraju dolazi AML.[28] To je u skladu s visokim nivoom ekspresije SALL4 u korelaciji s visoko rizičnim MDS pacijentima.[55][56] Dalje pojašnjavajući njegovu funkciju tumorigeneze, sprečavanjem ekspresije SALL4 kratkom ukosnicom-RNK u leukemijskim ćelijama ili tretiranjem tih ćelija peptidom koji oponaša N-12aa SALL4, da bi inhibirao njegovu interakciju sa NuRD kompleksom oba rezultiraju ćelijskom smrću.[13][44] To sugerira da je primarno svojstvo SALL4 koje održava rak posredovan njegovom transkripcijskom represivnom funkcijom. Ova zapažanja dovela su do sve većeg zanimanja za SALL4, kao dijagnostički alat i cilj u terapiji karcinoma. Naprimjer, kod solidnih tumora, poput tumora zametnih ćelija, ekspresija proteina SALL4 postala je standardni dijagnostički biomarker.[57]
^ abZhang J, Tam WL, Tong GQ, Wu Q, Chan HY, Soh BS, Lou Y, Yang J, Ma Y, Chai L, Ng HH, Lufkin T, Robson P, Lim B (Oct 2006). "Sall4 modulates embryonic stem cell pluripotency and early embryonic development by the transcriptional regulation of Pou5f1". Nature Cell Biology. 8 (10): 1114–1123. doi:10.1038/ncb1481. PMID16980957. S2CID37507421.
^Morita S, Yoshida A, Goto A, Ota S, Tsuta K, Yokozawa K, Asamura H, Nakajima J, Takai D, Mori M, Oka T, Tamaru J, Itoyama S, Furuta K, Fukayama M, Tsuda H (Jun 2013). "High-grade lung adenocarcinoma with fetal lung-like morphology: clinicopathologic, immunohistochemical, and molecular analyses of 17 cases". The American Journal of Surgical Pathology. 37 (6): 924–932. doi:10.1097/PAS.0b013e31827e1e83. PMID23629442.
^Zhang L, Yan Y, Jiang Y, Cui Y, Zou Y, Qian J, Luo C, Lu Y, Wu X (Jan 2015). "The expression of SALL4 in patients with gliomas: high level of SALL4 expression is correlated with poor outcome". Journal of Neuro-Oncology. 121 (2): 261–268. doi:10.1007/s11060-014-1646-4. PMID25359397. S2CID22232165.
^Pilvar P, Chalbatani GM, Forghanifard MM, Mahmoodzadeh H, Besanjideh P (2017). "The evaluation of SALL4 gene silencing, and effects on PYGO2, twist and maml genes in esophageal squamous cell carcinoma". Int J Pharm Sci Res. 8 (7): 1000–1007. doi:10.13040/IJPSR.0975-8232.8(7).1000-07 (neaktivno 13. 1. 2021).CS1 održavanje: DOI nije aktivan od 2021 (link)
^Forghanifard MM, Ardalan Khales S, Javdani-Mallak A, Rad A, Farshchian M, Abbaszadegan MR (Apr 2014). "Stemness state regulators SALL4 and SOX2 are involved in progression and invasiveness of esophageal squamous cell carcinoma". Medical Oncology. 31 (4): 922. doi:10.1007/s12032-014-0922-7. PMID24659265. S2CID207374970.
^Böhm J, Sustmann C, Wilhelm C, Kohlhase J (Sep 2006). "SALL4 is directly activated by TCF/LEF in the canonical Wnt signaling pathway". Biochemical and Biophysical Research Communications. 348 (3): 898–907. doi:10.1016/j.bbrc.2006.07.124. PMID16899215.
^Shuai X, Zhou D, Shen T, Wu Y, Zhang J, Wang X, Li Q (Oct 2009). "Overexpression of the novel oncogene SALL4 and activation of the Wnt/beta-catenin pathway in myelodysplastic syndromes". Cancer Genetics and Cytogenetics. 194 (2): 119–124. doi:10.1016/j.cancergencyto.2009.06.006. PMID19781444.
^Ulbright TM, Tickoo SK, Berney DM, Srigley JR (Aug 2014). "Best practices recommendations in the application of immunohistochemistry in testicular tumors: report from the International Society of Urological Pathology consensus conference". The American Journal of Surgical Pathology. 38 (8): e50–9. doi:10.1097/PAS.0000000000000233. PMID24832161. S2CID11759077.
Kohlhase J, Holmes LB (Aug 2004). "Mutations in SALL4 in malformed father and daughter postulated previously due to reflect mutagenesis by thalidomide". Birth Defects Research. Part A, Clinical and Molecular Teratology. 70 (8): 550–551. doi:10.1002/bdra.20050. PMID15329836.
Wabbels BK, Lorenz B, Kohlhase J (Dec 2004). "No evidence of SALL4-mutations in isolated sporadic duane retraction "syndrome" (DURS)". American Journal of Medical Genetics Part A. 131 (2): 216–218. doi:10.1002/ajmg.a.30321. PMID15386473. S2CID35230437.
Kohlhase J, Chitayat D, Kotzot D, Ceylaner S, Froster UG, Fuchs S, Montgomery T, Rösler B (Sep 2005). "SALL4 mutations in Okihiro syndrome (Duane-radial ray syndrome), acro-renal-ocular syndrome, and related disorders". Human Mutation. 26 (3): 176–183. doi:10.1002/humu.20215. PMID16086360. S2CID32696827.
Miertus J, Borozdin W, Frecer V, Tonini G, Bertok S, Amoroso A, Miertus S, Kohlhase J (Mar 2006). "A SALL4 zinc finger missense mutation predicted to result in increased DNA binding affinity is associated with cranial midline defects and mild features of Okihiro syndrome". Human Genetics. 119 (1–2): 154–161. doi:10.1007/s00439-005-0124-7. PMID16402211. S2CID39709020.
Terhal P, Rösler B, Kohlhase J (Feb 2006). "A family with features overlapping Okihiro syndrome, hemifacial microsomia and isolated Duane anomaly caused by a novel SALL4 mutation". American Journal of Medical Genetics Part A. 140 (3): 222–226. doi:10.1002/ajmg.a.31060. PMID16411190. S2CID27878708.
Paradisi I, Arias S (Feb 2007). "IVIC syndrome is caused by a c.2607delA mutation in the SALL4 locus". American Journal of Medical Genetics Part A. 143 (4): 326–332. doi:10.1002/ajmg.a.31603. PMID17256792. S2CID22880350.