[医学]细胞分化.ppt

* * 第 十 四 章 细胞分化与基因表达调控 细胞分化 癌细胞 真核基因表达调控 细胞生长 细胞代谢 细胞增殖 细胞分化 细胞通讯 细胞衰老 细胞死亡 …… 细胞类型形成 组织器官形成 个体发育 基因表达调控 细胞分化（cell differentiation）： 经分裂形成在形态、结构和功能上不同的稳定的细胞类型(cell types)的过程；是个体发育的基础和核心。 细胞分化 细胞类型1 细胞类型2细胞类型3 …… 细胞衰老细胞凋亡 永生细胞 （癌症） 去分化 增殖 从单个受精卵到一个完整的多细胞个体的发育过程中，细胞分化是如何调控的？ 影响细胞分化的因素是什么？ 细胞分化是个体行使正常功能的保证 第一节 细 胞 分 化 一、基本概念 （一）细胞分化是基因选择性表达的结果（主线） 实验证据（分子杂交）： 不同的细胞类型（cell types)中，DNA相同，mRNA种类不同，蛋白质种类不同。 结论：相同的基因组在不同细胞中的选择性表达； 细胞分化是基因组选择性表达的结果。 （二）管家基因和奢侈基因 管家基因（housekeeping genes)：维持细胞基本功能所必需的基因，在所有细胞类型中均表达。e.g., 肌动蛋白、微管蛋白、组蛋白、核糖体蛋白、TAC 循环的关键酶，etc. 组织特异性基因（tissue-specific genes): 在不同的细胞类型中特异性地表达，使细胞形成特定的形态结构，行使特定的功能。e.g., 卵清蛋白、胰岛素、血红蛋白，etc. 调节基因（regulatory genes): 调节基因的表达。(?) （三）组织特异性基因调控的基本模式 组织特异性基因的差异表达（differential expression）： i.e., 每个基因的表达都必须： 在正确的细胞中； 在正确的时间； 对正确的信号产生正确的反应； 产生正确的表达水平。 问题：细胞是如何协调（coordinate）这一过程的？ 答案： 细胞分化过程是由一系列基因产物－调节蛋白（regulatory proteins）调控的。 （1）组合调控（combinatorial control）：每种细胞类型的分化是由一组调节蛋白完成的，其种类和数量的组合各不相同；依赖这样的组合，有限数量的调节蛋白可以通过组合来完成数百种细胞类型的分化调控。 （2）主导基因（master gene）：一个关键的调控蛋白，可以调控一系列下游基因，完成细胞分化。 组合调控：少数调控蛋白完成众多细胞类型的分化 比喻：调控蛋白，如同单词和文章。Limited words unlimited meaning 肾上腺（糖）皮质激素／受体的调控模式 MyoD在骨骼肌细胞分化中的关键作用（主导基因，master gene） 比喻：关键调控蛋白－打开组合密码锁的最后一个数字。 例子：眼形成的关键调控蛋白Ey（果蝇） ey 基因 早期细胞（发育成腿） 腿中眼细胞分化 眼形成 必威体育精装版证据： Direct conversion of fibroblasts to functional neurons by defined factors. －Nature, 463:1035-1041 (Feb. 25th, 2010) 三个关键的蛋白因子：Ascl1, Brn2 (Pou3f2), Myt1l，就足以将小鼠胚胎和新生小鼠的成纤维细胞转化成为有功能的神经元细胞，这些“诱导的神经元”（iN）具有形成突触的能力。 （四）单细胞生物中的细胞分化 应对环境条件，产生不同细胞类型。e.g., 细菌的芽孢、酵母的单倍体孢子、粘菌的多核团，…… （进化的中间类型） （五）转分化和再生 转分化（trans-differentiation）：由一种分化的细胞类型转化为另一种细胞类型。 转分化： 去分化 再分化 （dedifferentiation） （redifferentiation） 再生（regeneration）：一种转分化的过程； 重新启动细胞周期（G0－M)