最新12第十二章細胞分化與基因表達調(diào)控PPT文檔

1、細胞分化的基本概念細胞分化的基本概念影響細胞分化的因素影響細胞分化的因素細胞分化細胞分化與與胚胎發(fā)育胚胎發(fā)育 hox gene 同源異型基因同源異型基因（hox gene）在）在染色體染色體上的排列與上的排列與 胚胎胚胎發(fā)育的發(fā)育的時空時空序列序列一致一致hox gene是是果蠅體節(jié)發(fā)育果蠅體節(jié)發(fā)育中起中起關(guān)鍵關(guān)鍵作用的作用的基因群基因群 含高度含高度保守保守180bp組成的組成的dna序列序列，稱，稱同源框同源框 編碼編碼60個氨基酸，形成個氨基酸，形成同源異型同源異型結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域，與，與dna 的的大溝大溝相互作用，啟動相互作用，啟動基因表達基因表達細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果細胞分化是

2、基因選擇性表達的結(jié)果管家基因與組織特異性基因管家基因與組織特異性基因組合調(diào)控引發(fā)組織特異性基因的表達組合調(diào)控引發(fā)組織特異性基因的表達單細胞有機體的細胞分化單細胞有機體的細胞分化轉(zhuǎn)分化與再生轉(zhuǎn)分化與再生 分子雜交技術(shù)檢測基因及其表達分子雜交技術(shù)檢測基因及其表達轉(zhuǎn)分化轉(zhuǎn)分化（transdifferentiation）：）：一種一種類型的分化細胞類型的分化細胞 轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成另一種另一種類型分化細胞的類型分化細胞的現(xiàn)象現(xiàn)象轉(zhuǎn)分化轉(zhuǎn)分化經(jīng)歷經(jīng)歷去分化去分化（dedifferentiation）和）和再分化再分化過程過程再生再生（regeneration）：指生物體）：指生物體缺失缺失部分部分重建重建的過

3、程的過程 廣義廣義的再生包括的再生包括分子分子水平、水平、細胞細胞水平、水平、組織器官組織器官水平水平 及及整體整體水平的水平的再生再生 不同不同細胞細胞有機體有機體，其，其再生能力再生能力有明顯有明顯差異差異單細胞單細胞與與多細胞多細胞有機體有機體細胞分化細胞分化的的不同之處不同之處 前者前者多為多為適應(yīng)適應(yīng)不同的生活不同的生活環(huán)境環(huán)境；后者后者則通過則通過 細胞分化細胞分化構(gòu)建構(gòu)建執(zhí)行不同功能的執(zhí)行不同功能的組織組織和和器官器官多細胞多細胞有機體有機體分化程序分化程序與與調(diào)節(jié)機制調(diào)節(jié)機制更為更為復雜復雜 組合調(diào)控組合調(diào)控（combinational control） 每種每種類型的細胞類型

4、的細胞分化分化由由多種調(diào)控蛋白多種調(diào)控蛋白共同調(diào)節(jié)完成，幾種共同調(diào)節(jié)完成，幾種 調(diào)控蛋白的調(diào)控蛋白的不同組合不同組合啟動眾多特異細胞類型啟動眾多特異細胞類型分化調(diào)控分化調(diào)控生物學作用生物學作用 靠一種靠一種關(guān)鍵性基因調(diào)控蛋白關(guān)鍵性基因調(diào)控蛋白與其他與其他調(diào)控蛋白調(diào)控蛋白形成適當形成適當組合組合 啟動啟動幾種幾種細胞細胞類型類型改變，形成改變，形成有序三維細胞群有序三維細胞群（器官器官）管管家基因家基因（house-keeping genes）：是指）：是指所有細胞所有細胞 中均要表達的一類基因，其中均要表達的一類基因，其產(chǎn)物產(chǎn)物對維持細胞對維持細胞基本基本 生命活動生命活動所所必需必需的的組織

5、特異性基因組織特異性基因（tissue-specific genes）或稱）或稱奢侈奢侈基因基因（luxury genes）：是指不同類型細胞中）：是指不同類型細胞中特異特異表達的基因，其表達的基因，其產(chǎn)物產(chǎn)物賦予細胞特異賦予細胞特異形態(tài)結(jié)構(gòu)功能形態(tài)結(jié)構(gòu)功能調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因：調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)組織特異性基因組織特異性基因的表達，起的表達，起激活激活 或者或者阻遏阻遏作用作用細胞的全能性（細胞的全能性（totipotency）影響細胞分化的因素影響細胞分化的因素細胞的全能性細胞的全能性：是指細胞經(jīng)：是指細胞經(jīng)分裂分裂和和分化分化 后仍具有后仍具有產(chǎn)生產(chǎn)生完整完整有機體有機體的的潛能潛能或或特性特性 植物

6、細胞具有全能性：適宜植物細胞具有全能性：適宜條件條件下培育下培育 成正常的成正常的植株植株 動物細胞核移植（動物細胞核移植（nuclear transfer） 證明證明動物細胞核動物細胞核具有發(fā)育具有發(fā)育全能性全能性 干細胞（干細胞（stem cell）與細胞發(fā)育潛能）與細胞發(fā)育潛能胞外信號胞外信號分子對細胞分子對細胞分化分化的的影響影響 細胞細胞記憶記憶與與決定決定 果蠅成蟲盤（果蠅成蟲盤（imaginal disc）受精卵受精卵細胞質(zhì)細胞質(zhì)不均一性不均一性對細胞對細胞分化分化的的影響影響細胞間細胞間的的相互相互作用與作用與位置位置效應(yīng)效應(yīng)環(huán)境環(huán)境對對性別性別決定的決定的影響影響染色質(zhì)染色質(zhì)

7、變化與變化與基因重排基因重排對細胞對細胞分化分化的的影響影響青蛙皮膚細胞核移植后發(fā)育成蝌蚪青蛙皮膚細胞核移植后發(fā)育成蝌蚪dolly羊的誕生說明高度分化的羊的誕生說明高度分化的哺乳哺乳 動物動物體細胞核體細胞核也具有發(fā)育也具有發(fā)育全能性全能性多能干細胞多能干細胞 胚胎干細胞（胚胎干細胞（embryo stem cell）：具有）：具有 分化成分化成多種多種細胞細胞類型類型及構(gòu)建及構(gòu)建組織組織的的潛能潛能 造血干細胞造血干細胞單能干細胞單能干細胞（monopotential cell）癌細胞的基本特征癌細胞的基本特征致癌因素致癌因素癌癥產(chǎn)生是基因突變癌癥產(chǎn)生是基因突變 累積的結(jié)果累積的結(jié)果癌癥的治

8、療癌癥的治療 癌癥癌癥是一種嚴重威脅人類生命安全的是一種嚴重威脅人類生命安全的疾病疾病。動物體內(nèi)。動物體內(nèi) 細胞細胞分裂失控分裂失控而而無限增殖無限增殖的細胞稱的細胞稱腫瘤細胞腫瘤細胞（tumor cell） 具有具有轉(zhuǎn)移能力轉(zhuǎn)移能力的腫瘤稱為的腫瘤稱為惡性腫瘤惡性腫瘤（malignancy） 上皮上皮組織的組織的惡性惡性腫瘤稱腫瘤稱癌癌 基本生物學特征基本生物學特征 體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細胞的特征體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細胞的特征生長與分裂失去控制生長與分裂失去控制：具有：具有無限增殖無限增殖能力，成為能力，成為永生永生細胞細胞具有擴散性具有擴散性 細胞間細胞間粘著性粘著性下降，具有下降，具有浸潤性

9、浸潤性和和擴散性擴散性（癌細胞（癌細胞基本特征基本特征） 癌細胞癌細胞分化程度分化程度低于低于良性良性腫瘤細胞，且失去許多腫瘤細胞，且失去許多原組織原組織細胞細胞 的的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)和和功能功能細胞間相互作用改變細胞間相互作用改變（識別識別改變；表達改變；表達水解酶水解酶；產(chǎn)生；產(chǎn)生新抗原新抗原）蛋白表達譜系蛋白表達譜系或或蛋白活性改變蛋白活性改變（擴散擴散相關(guān)蛋白、相關(guān)蛋白、端粒酶活性端粒酶活性高）高）mrna轉(zhuǎn)錄譜系的改變轉(zhuǎn)錄譜系的改變惡性轉(zhuǎn)化細胞惡性轉(zhuǎn)化細胞同癌細胞一樣具有同癌細胞一樣具有無限增殖無限增殖潛能潛能在在體外培養(yǎng)體外培養(yǎng)時時貼壁性貼壁性下降下降失去接觸抑制失去接觸抑制惡性轉(zhuǎn)化細胞惡

10、性轉(zhuǎn)化細胞注入注入易感易感動物體內(nèi)，會形成動物體內(nèi)，會形成腫瘤腫瘤多種理化因子致癌多種理化因子致癌dna與與rna腫瘤病毒致癌腫瘤病毒致癌 促進細胞增殖相關(guān)基因突變：促進細胞增殖相關(guān)基因突變：原癌基因原癌基因（proto- oncogene）突變形成）突變形成癌基因癌基因（oncogene）抑制細胞增殖相關(guān)基因突變：抑制細胞增殖相關(guān)基因突變：抑癌基因抑癌基因細胞癌變是基因突變累積的結(jié)果細胞癌變是基因突變累積的結(jié)果原癌基因與原癌基因與抑癌基因抑癌基因產(chǎn)物協(xié)調(diào)作用產(chǎn)物協(xié)調(diào)作用：防細胞癌變：防細胞癌變原癌基因原癌基因是是正常基因正?；?，控制細胞，控制細胞生長分裂生長分裂 編碼編碼多種多種蛋白蛋白一

11、般起一般起促進促進作用作用 癌基因癌基因是是原癌基因原癌基因的一種的一種顯性突變顯性突變形式形式癌基因癌基因過量表達過量表達調(diào)控因子調(diào)控因子，促進細胞，促進細胞癌變癌變抑癌基因抑癌基因是正常細胞增殖中的是正常細胞增殖中的負調(diào)控因子負調(diào)控因子 抑癌基因抑癌基因編碼蛋白編碼蛋白抑制細胞抑制細胞增殖增殖，使細胞，使細胞 停留于停留于檢驗點檢驗點上，阻止上，阻止周期進程周期進程 抑癌基因抑癌基因發(fā)生功能喪失性的發(fā)生功能喪失性的隱性突變隱性突變導致導致 細胞細胞周期失控周期失控而而過度增殖過度增殖p53基因突變與細胞癌變或凋亡基因突變與細胞癌變或凋亡傳統(tǒng)思路傳統(tǒng)思路：手術(shù)、放療、化療手術(shù)、放療、化療癌癥

12、治療新方案癌癥治療新方案 免疫治療免疫治療（immunotherapy） 基因治療基因治療（gene therapy） 抑制癌癥促進蛋白的活性抑制癌癥促進蛋白的活性真核細胞真核細胞基因表達調(diào)控是基因表達調(diào)控是多級調(diào)控系統(tǒng)多級調(diào)控系統(tǒng) 主要主要發(fā)生在三個彼此相對獨立的水平上發(fā)生在三個彼此相對獨立的水平上 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 加工水平的調(diào)控加工水平的調(diào)控 翻譯水平的調(diào)控翻譯水平的調(diào)控 真核生物的轉(zhuǎn)錄激活真核生物的轉(zhuǎn)錄激活基因表達的阻遏基因表達的阻遏轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)啟動子元件啟動子元件：啟動子元件位置：啟動子元件位置 tata盒、盒、caat盒、盒、gc盒盒 增強子增強子與與轉(zhuǎn)錄因

13、子轉(zhuǎn)錄因子負調(diào)控蛋白負調(diào)控蛋白的作用的作用dna甲基化甲基化（dna methylation） 與基因表達與基因表達阻遏阻遏有關(guān)有關(guān) dna甲基化甲基化抑制轉(zhuǎn)錄的抑制轉(zhuǎn)錄的方式方式組成型剪接組成型剪接（constitutive splicing）：一種：一種hnrna 只產(chǎn)生一種成熟只產(chǎn)生一種成熟mrna，一般只表達，一般只表達一種蛋白質(zhì)一種蛋白質(zhì)選擇性剪接選擇性剪接：產(chǎn)生：產(chǎn)生不同不同的成熟的成熟mrna，表達，表達不同不同 的的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)，如纖粘連蛋白，如纖粘連蛋白（fibronectin）的的合成合成 選擇性剪接選擇性剪接是一種是一種廣泛廣泛存在的存在的rna加工機制加工機制 剪接位點的強弱剪接位點的強弱：某一：某一外顯子外顯子是否被包括在成熟是否被包括在成熟 mrna內(nèi)，主要內(nèi)，主要取決取決于它的于它的3和和5端剪接位點是否端剪接位點是否 形成形成弱剪接位點弱剪接位點mrna的細胞質(zhì)定位的細胞質(zhì)定位mrna翻譯的調(diào)控翻譯的調(diào)控mrna穩(wěn)定性的調(diào)控穩(wěn)定性的調(diào)控3-utr與與mrna的的定位定位 微管微管和和微絲微絲與細胞特定與細胞特定部位部位 mrna聚集聚集有一定有一定關(guān)系關(guān)系“隱