优选细胞生物学第十二章细胞的分化与基因表达调控
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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。
各种蛋白质在不同细胞中的表达
（二）管家基因Байду номын сангаас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.
染色质的不均一性
3，细胞质的影响
• 受精卵的细胞质 不均一性和不均等 卵裂
• 细胞增殖过程中 产生不均等细胞的 方式
细胞质不均一性的分子基础
• “决定子” (determinant) (?) • 细胞质成分： mRNA；隐藏mRNA； 生殖质(germ plasm)
干细胞
来源 功能
胚胎干细胞（embryonic stem cells, ESC）
成体干细胞：造血（骨髓）干细胞 神经干细胞 肝脏干细胞 ……
多潜能干细胞（pluripotent stem cells）
定向干细胞 （directional stem cells）
由胚胎干细胞（ESC） 制造嵌合鼠
干细胞技术在治疗性组织工 程中的应用
优选细胞生物学第十二章细胞 的分化与基因表达调控
胚胎发生过程中形成各种类型的组织和细胞
干细胞分化为多种类型的细胞
血细胞分化示意图
内皮细胞的分化
一、基本概念
（一）基因的选择性表达（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。
细胞分化过程是由一系列基因产物（regulatory proteins）调控的。
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：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。
再生：转分化 重新启动细胞周期（G0－M) 多能干细胞
去分化
再分化
例子：植物细胞 愈伤组织
根芽形成 植株再生
动物：伤口愈合；肝再生；Wolftion 晶体再生；低等
生物的肢体再生；etc. （神经细胞分裂再生？）
植物的组织培养
二、影响细胞分化的因素
（一）细胞的全能性（totipotency）：单个细胞形成完整个 体的能力。受精卵、早期胚胎细胞；现已证实高度分化的细 胞也具有全能性。（基础、内因）
肾上腺（糖）皮质激素／受体的调控模式
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
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
（四）单细胞生物中的细胞分化
造血干细胞的分化（hemopoiesis）
（二）影响细胞分化的因素（外因）
众多的内外因素，形成“网络”。 1，胞外信号
环境
胞外信号
近端因子：细胞接触；旁分泌；自分泌；缝隙连接 远端因子：内分泌（激素）
细胞信号的传递方式
A gap junction
2，细胞记忆和决定
定义：细胞将信号分子的作用储藏起来，以决定分化的 能力。（memory fate）
• 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
实验证据： 植物体细胞胚胎发生（plant somatic embryogenesis）; 动物克隆（1997，多莉羊；……）
高度分化的动植物体细胞，在遗传背景（基因组DNA)和 功能上均是全能的。
植物细胞的全能性 受精卵的全能性
通过细胞核移植和细胞融合再生的生物个体
干细胞（stem cells）具有部分的全能性（多潜能 性，pluripotency）
本质：特定的基因表达谱式（profile）在细胞增殖过程 中的传递。
“决定早于分化”的概念
方式：a. 正反馈途径（positive feedback loop）
b. 染色质构型（e.g., 常染色质和异染色质） 染色质重塑（chromatin remodeling）的作用
这些方式均是可传递的。
正反馈途径
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
增殖
再分化
（dedifferentiation）
（redifferentiation）
细胞分化是基因组选择性表达的结果。
各种蛋白质在不同细胞中的表达
（二）管家基因Байду номын сангаас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.
染色质的不均一性
3，细胞质的影响
• 受精卵的细胞质 不均一性和不均等 卵裂
• 细胞增殖过程中 产生不均等细胞的 方式
细胞质不均一性的分子基础
• “决定子” (determinant) (?) • 细胞质成分： mRNA；隐藏mRNA； 生殖质(germ plasm)
干细胞
来源 功能
胚胎干细胞（embryonic stem cells, ESC）
成体干细胞：造血（骨髓）干细胞 神经干细胞 肝脏干细胞 ……
多潜能干细胞（pluripotent stem cells）
定向干细胞 （directional stem cells）
由胚胎干细胞（ESC） 制造嵌合鼠
干细胞技术在治疗性组织工 程中的应用
优选细胞生物学第十二章细胞 的分化与基因表达调控
胚胎发生过程中形成各种类型的组织和细胞
干细胞分化为多种类型的细胞
血细胞分化示意图
内皮细胞的分化
一、基本概念
（一）基因的选择性表达（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。
细胞分化过程是由一系列基因产物（regulatory proteins）调控的。
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：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。
再生：转分化 重新启动细胞周期（G0－M) 多能干细胞
去分化
再分化
例子：植物细胞 愈伤组织
根芽形成 植株再生
动物：伤口愈合；肝再生；Wolftion 晶体再生；低等
生物的肢体再生；etc. （神经细胞分裂再生？）
植物的组织培养
二、影响细胞分化的因素
（一）细胞的全能性（totipotency）：单个细胞形成完整个 体的能力。受精卵、早期胚胎细胞；现已证实高度分化的细 胞也具有全能性。（基础、内因）
肾上腺（糖）皮质激素／受体的调控模式
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
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
（四）单细胞生物中的细胞分化
造血干细胞的分化（hemopoiesis）
（二）影响细胞分化的因素（外因）
众多的内外因素，形成“网络”。 1，胞外信号
环境
胞外信号
近端因子：细胞接触；旁分泌；自分泌；缝隙连接 远端因子：内分泌（激素）
细胞信号的传递方式
A gap junction
2，细胞记忆和决定
定义：细胞将信号分子的作用储藏起来，以决定分化的 能力。（memory fate）
• 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
实验证据： 植物体细胞胚胎发生（plant somatic embryogenesis）; 动物克隆（1997，多莉羊；……）
高度分化的动植物体细胞，在遗传背景（基因组DNA)和 功能上均是全能的。
植物细胞的全能性 受精卵的全能性
通过细胞核移植和细胞融合再生的生物个体
干细胞（stem cells）具有部分的全能性（多潜能 性，pluripotency）
本质：特定的基因表达谱式（profile）在细胞增殖过程 中的传递。
“决定早于分化”的概念
方式：a. 正反馈途径（positive feedback loop）
b. 染色质构型（e.g., 常染色质和异染色质） 染色质重塑（chromatin remodeling）的作用
这些方式均是可传递的。
正反馈途径
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
增殖
再分化
（dedifferentiation）
（redifferentiation）