非炎症細胞源の直接再プログラミングからの神経幹細胞およびニューロンの生成中の調節およびタンパク質サブネットワークの転写因子

誘導ニューロン（INS）および誘導神経幹細胞（INSC）を含むニューロン細胞型への非炎症細胞の直接再プログラミングは、それらの細胞への線維芽細胞の直接的な再プログラミングのための代替アプローチを提供しました。ただし、再プログラミングプロセスの効率を高めるには、基礎となるメカニズムを明確にする必要があります。現在の研究では、5つの異なる細胞変換の遺伝子発現プロファイルを分析し、各変換の根底にある最も重要な分子メカニズムと転写因子（TFS）を理解しました。変換ごとに、差次的に発現した遺伝子のリスト（deg）と、DEGの発現を調節する差次的に発現したTF（DE-TF）のリストを見つけました。さらに、TF結合部位のデータに基づいて遺伝子調節ネットワークを構築し、最も中心的な調節因子とネットワークの最も活発な部分を見つけました。さらに、タンパク質複合体は、DE-TFの構築されたタンパク質間相互作用ネットワークから同定されました。最後に、各変換の主要な規制当局のリストを提案しました。たとえば、上皮様細胞（ECS）のINSCへの直接変換では、この変換におけるPOU3F2、BACH1、AR、PBX1、SOX2、およびNANOG遺伝子の役割が強調されたことが強調されました。私たちの知る限り、この研究は、非炎症細胞のINSおよびINSCへの直接変換を分析した最初の研究であり、同定された遺伝子の発現操作がこれらのプロセスの効率を高める可能性があると考えています。

Direct reprogramming of non-fibroblastic cells to the neuronal cell types including induced neurons (iNs) and induced neural stem cells (iNSCs) has provided an alternative approach for the direct reprogramming of fibroblasts to those cells. However, to increase the efficiency of the reprogramming process the underlying mechanisms should be clarified. In the current study, we analyzed the gene expression profiles of five different cellular conversions to understand the most significant molecular mechanisms and transcription factors (TFs) underlying each conversion. For each conversion, we found the list of differentially expressed genes (DEGs) and the list of differentially expressed TFs (DE-TFs) which regulate expression of DEGs. Moreover, we constructed gene regulatory networks based on the TF-binding sites' data and found the most central regulators and the most active part of the networks. Furthermore, protein complexes were identified from constructed protein-protein interaction networks for DE-TFs. Finally, we proposed a list of main regulators for each conversion; for example, in the direct conversion of epithelial-like cells (ECs) to iNSCs, combination of centrality with active modules or protein complex analyses highlighted the role of POU3F2, BACH1, AR, PBX1, SOX2 and NANOG genes in this conversion. To the best of our knowledge, this study is the first one that analyzed the direct conversion of non-fibroblastic cells toward iNs and iNSCs and we believe that the expression manipulation of identified genes may increase efficiency of these processes.