第十四章细胞分化与基因表达调控课稿.ppt

第十四章 细胞分化与基因表达调控 要点综述：这一章的内容与发育生物学以及分子生物学的很多内容上有交叉。本章第一部分主要介绍了细胞分化的概念、意义、本质以及影响到细胞分化的主要因素，并在此基础上对分化过程出现异常的癌细胞的特性进行了介绍。 第二节主要是对真核细胞基因表达调控的相关知识的介绍。真核细胞基因表达调控是多级调控系统，主要发生在转录 、加工和翻译三个相对独立的水平上，真核细胞在特定时间通过差别基因选择性表达合成蛋白质。 ◆细胞分化(cell differentiation)：在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。 ◆细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心； 细胞分化的关键在于特异性蛋白质合成； 合成特异性蛋白质实质在于组织特异性基因在时间和空间上的差异性表达； 差异性表达的机制是由于基因表达的组合调控。 ◆细胞癌变是正常细胞分化机制失控的表现。 ●细胞分化(Cell differentiation) ●癌细胞(Cancer cell) ●真核细胞基因表达的调控 第一节 细胞分化(Cell differentiation) ●细胞分化的基本概念 ●影响细胞分化的因素 ●细胞分化与胚胎发育—Hox genes 同源异型基因（homeotic selector gene，Hox gene） ?果蝇体节发育中起关键作用的基因群。 含有高度保守的180bp组成的DNA序列，称同源框。编码60个氨基酸，形成?螺旋-转角- ?螺旋结构，与DNA序列大沟相互作用，启动基因表达。 ?同源异型基因在染色体上的排列与胚胎发育在时、空序列上是一致的。 一、细胞分化的基本概念 ●细胞分化是基因选择性表达的结果 ●组织特异性基因与管家基因 ●组合调控引发组织特异性基因的表达 ●单细胞有机体的细胞分化 ●转分化与再生 细胞分化是基因选择性表达的结果 转分化与再生 ●一种类型分化的细胞转变成另一种类型的分化细胞现象 称转分化（transdifferentiation）。 ●转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化的过程。 ●生物界普遍存在再生现象（regeneration），再生是指生物 体缺失部分后重建过程，广义的再生可包括分子水平、细 胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。 ●不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差异。 单细胞有机体的细胞分化 ●与多细胞有机体细胞分化的不同之处： 前者多为适应不同的生活环境，而后者则通过细胞分化构建执行不同功能的组织与器官。 ●多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更为复杂。 组合调控引发组织特异性基因的表达 ?组合调控（combinational control）概念： 有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化 的调控机制。即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。 ?生物学作用： 借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其它 调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的 细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至 可以诱发整个器官的形成（如眼的发育）。 ?分化启动机制： 靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的级联启动。 组织特异性基因与管家基因 ◆管家基因(house-keeping genes)： 是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的； ◆组织特异性基因(tissue-specific genes)，或称奢侈基因(luxury genes)：是指不同的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的功能； ◆调节基因产物用于调节组织特异性基因的表达，起激活或者起阻遏作用。 二、 影响细胞分化的因素 ●细胞的全能性(totipotency) ●影响细胞分化的因素 细胞的全能性(totipotency) ◆概念：细胞全能性是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整有机体的潜能或特性。 ◆植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常的植株 ◆动物细胞核移植(Nuclear transfer)实验证明细胞核具有发育全能性 ◆干细胞(Stem cell)与细胞发育潜能 影响细胞分化的因素 ◆胞外信号分子对细胞分化的影响, 如眼的发生 ◆细胞记忆与决定 果蝇成虫盘(imaginal disc) ◆受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响 ◆细胞间的相互作用与位置效应 ◆