早期胚胎发育的表达发现[3, 8]: Nanog 在早期卵裂阶段没有明显表达, 首先能检测到其mRNA 的时期是桑葚胚阶段, 到了早期囊胚, Nanog 的表达只限于ICM, 在滋养外胚层没有表达, 晚期囊胚时其 mRNA 进一步只出现在上胚体而在原始内胚层中不存在。一旦胚胎附植开始后, Nanog 的mRNA 只出现在上胚体区域, 其中近前端表达水平最高, 进入原条期表达开始迅速减少。妊娠期9～13 d, 在迁移中 PGC 和到达生殖嵴的PGC 也同样检测到Nanog mRNA 的存在, 于孕11.5 d 小鼠胚胎的生殖嵴中就明显发现了其mRNA。Nanog 基因引起ES 细胞向体壁和内脏方向的内胚层分化。Darr 等[9]研究表明, 在 Nanog 过表达的情况下人ES 细胞可以在无饲养层的条件下保持全能性传代。Nanog 抑制分化的一个机制可能是抑制了一些促分化基因如gata4 和6 的转录。因为在ES 细胞中强制性表达gata4 和6 会使其向内胚层分化, 在gata6 过量表达的细胞和Nanog 缺失的细胞中, 其他标志基因的表达模式基本一样[10]。 gata6 是gata4 的上游基因, gata6 直接影响gata4。 Mitsui 等[2]通过SELEX 选择确认gata6 增强子区域中包含一个Nanog 的DNA 识别序列, 表明Nanog 可能直接调控gata6。另外, Nanog 的共有序列在Rex21 的增强区域中发现, 显示Nanog 也可能通过调节一些ES 细胞特异性基因维持其全能性。

　　Nanog 和OCT4, SOX2

　　OCT4 属于POU 转录因子家族, 是调控ES 细胞自我更新的重要因子。其靶基因有成纤维细胞生长因子( FGF-4) 、未分化细胞转录因子1(Utf-1) 、锌指蛋白zfp42/Rex-1 等。OCT4 与许多ES 细胞特定基因的引物或增强子区域的特定序列结合, 在细胞自我更新中有两个相关因子, Sry 相关因子SOX2[11, 12] 和Forkhead Box 家族成员FoxD3, 其与OCT4 共同作用调节下游基因。

　　在鼠的个体发生中Nanog 的表达稍晚于OCT4, 在桑葚胚、内细胞团和早期生殖细胞以及极早期外胚层中均有表达。Nanog 表达缺失的小鼠, 内细胞团可自发分化成内脏、体壁和腔室。OCT4 主要是在桑葚胚和滋养外胚层及内细胞团的形成中发挥作用, 而Nanog 是在第二阶段内胚层形成中起作用。

    2005 年Kuroda 等[13]和Rodda 等[14]分别发现在 Nanog 的近端引物内存在OCT-SOX cis-调控元件复合物, 对Nanog 的多能性转录来说不可缺少。2005 年 9 月Boyer 等[15]通过基因组定位分析的方法揭示 Nanog, OCT4, SOX2 三个转录因子位于细胞全能性调控网络的顶端, 共同调控与全能性和自我更新, 以及分化有关的下游调控基因。

    实验表明, Nanog, OCT4 和SOX2 分别参与hES 细胞中1 687, 623 和 1 271 个已知编码蛋白基因启动子的构成, 其中至少 353 个基因由Nanog,OCT4 和SOX2 共同调控。353 个基因中约一半被转录激活, 参与编码转录因子( 如: OCT4, SOX2, Nanog, STAT3 和ZIC3) 和Tgf-β( 如: TDGF1, LEFTY2/EBAF) 及Wnt( 如: DKK1, FRAT2) 信号途径的构成, 而被转录抑制基因中富集参与发育过程, 在分化中起重要作用的基因( 如:ESX11,HOXB1, MEIS1,PAX6,LHX5,LBX1,MYF5和ONECUT1);Nanog, OCT4 和SOX2 与14 个miRNA 有关系, 共同调控至少2 个miRNA: mir-137 和mir-301, 而先前研究表明ES 细胞缺少miRNA 的转录将不能分化, miRNA 在调控基因表达向组织分化中起重要作用; 同时 Nanog, OCT4 和SOX2 联合形成调节通路, 包括自动调节通路和反馈通路, 自动调节被认为对缩短对外界刺激的反应时间, 增加基因表达的稳定性有利, 而反馈调节包括正反馈和负反馈, 在保持细胞全能性, 对抗分化信号能力中发挥作用, 这两条通路是ES 细胞保持自身特性同时对分化做出适当反应的调节机制。