第十二章_细胞分化与基因表达调控

1、Your company sloganLOGOLOGO 第一节第一节 细胞分化细胞分化 第二节第二节 癌细胞癌细胞 第三节第三节 真核细胞基因表达的调控真核细胞基因表达的调控第十四章第十四章 细胞分化与基因细胞分化与基因表达调控表达调控Your company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGO几种生物的细胞数目与类型几种生物的细胞数目与类型Your company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGO 1.细胞的重大生命活动：细胞的重大生命活动：Your company sloganLOGOLOGO

2、细胞分化与机体的正常功能细胞分化与机体的正常功能细胞分化是个体行使正常功能的保证。细胞分化是个体行使正常功能的保证。 1) 1)本质：细胞的基因组相同，但表达谱不同；本质：细胞的基因组相同，但表达谱不同； 使细胞能行使不同的功能（分工）；使细胞能行使不同的功能（分工）； 2) 2)核心：基因是如何有序表达的？（调控）。核心：基因是如何有序表达的？（调控）。细胞分化细胞分化细胞类型细胞类型1细胞类型细胞类型2细胞类型细胞类型3细胞衰老细胞衰老细胞凋亡细胞凋亡永生细胞永生细胞（癌症）（癌症）去分化去分化增殖增殖Your company sloganLOGOLOGO 一、基本概念一、基本概念（一）基

3、因选择性表达的结果（一）基因选择性表达的结果1.早期推测：细胞遗传物质的选择性丢失；早期推测：细胞遗传物质的选择性丢失；2.现代分子生物学证据：基因的选择性表达。现代分子生物学证据：基因的选择性表达。 分子生物学的实验？分子生物学的实验？ Your company sloganLOGOLOGO分子杂交技术检测基因及其表达分子杂交技术检测基因及其表达注：注：+阳性结果；阳性结果；-阴性结果阴性结果结论：相同的基因组在不同细胞中的选择性表达；结论：相同的基因组在不同细胞中的选择性表达； 细胞分化是基因选择性表达的结果细胞分化是基因选择性表达的结果。What kind of result was o

4、btained from this experiment?Your company sloganLOGOLOGO（二）组织特异性基因与管家基因（二）组织特异性基因与管家基因 肌动蛋白基因肌动蛋白基因 微管蛋白基因微管蛋白基因 核糖体蛋白基因核糖体蛋白基因Your company sloganLOGOLOGO 卵清蛋白基因卵清蛋白基因 胰岛素蛋白基因胰岛素蛋白基因 上皮细胞表达的角蛋白基因上皮细胞表达的角蛋白基因Your company sloganLOGOLOGO 基因转录水平基因转录水平 转录后加工水平转录后加工水平 染色质和染色质和DNA水平水平 翻译和翻译后加工和修饰翻译和翻译后加工和修

5、饰 生物芯片技术生物芯片技术:分析手段分析手段 (BIOchip)Your company sloganLOGOLOGO（三）组合调控引发组织特异性基因的表达（三）组合调控引发组织特异性基因的表达1.细胞分化过程是由一系列基因产物（细胞分化过程是由一系列基因产物（regulatory proteins）调控的。）调控的。 如，每个基因的表达都必须：如，每个基因的表达都必须：在正确的细胞中；在正确的细胞中；问题：细胞是如何协调（问题：细胞是如何协调（coordinate）这一过程的？）这一过程的？在正确的时间；在正确的时间；对正确的信号产生正确的反应；对正确的信号产生正确的反应；产生正确的表达水

6、平。产生正确的表达水平。How many regulatory genes are needed during cell differentiation?Your company sloganLOGOLOGO答案：一个关键的答案：一个关键的调控蛋白调控蛋白，可以调控一系列下游，可以调控一系列下游基因，完成细胞分化。基因，完成细胞分化。 Your company sloganLOGOLOGO组合调控：少数组合调控：少数调控蛋白完成众调控蛋白完成众多细胞类型的分多细胞类型的分化化,细胞类型为细胞类型为2n组合调控的作用机制示意图组合调控的作用机制示意图2n (n=3, A,B,C)Your com

7、pany sloganLOGOLOGOMyoD蛋白蛋白骨骼细胞的特征，骨骼细胞的特征，也可相融合形成也可相融合形成肌细胞样的多核肌细胞样的多核细胞细胞Your company sloganLOGOLOGO某种关键性基因调控蛋白与其他调控形成适当的调控某种关键性基因调控蛋白与其他调控形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将不同类型的细胞转化成另一种蛋白组合，不仅可以将不同类型的细胞转化成另一种类型的细胞，甚至可以诱导整个器官的形成。类型的细胞，甚至可以诱导整个器官的形成。Your company sloganLOGOLOGO（四）单细胞生物中的细胞分化（四）单细胞生物中的细胞分化(进化的中间类型进化的

8、中间类型)Your company sloganLOGOLOGO（五）转分化和再生（五）转分化和再生Your company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGO科学研究动向：科学研究动向：Your company sloganLOGOLOGO（六）细胞的全能性（六）细胞的全能性（totipotency单个细胞形成完整个体的能力。如，受精卵、早期胚单个细胞形成完整个体的能力。如，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。胎细胞；现已证实高度分化的细胞也具有全能性。Your company sloganLOGOLOGO植物细胞具有全能

9、性，在适宜条件下植物细胞具有全能性，在适宜条件下可培育成完整植株，已广泛应用可培育成完整植株，已广泛应用Your company sloganLOGOLOGO如蛙红细胞核移植后发如蛙红细胞核移植后发育成蝌蚪育成蝌蚪(全能性全能性)A new organism created by the process of nuclear transplantationYour company sloganLOGOLOGODolly: A lamb with no father The sheep star: Dolly说明高度分化的哺乳动物体说明高度分化的哺乳动物体细胞核也具有发育全能性细胞核也具有发育全

10、能性Your company sloganLOGOLOGO克隆能给人类带来什么？克隆能给人类带来什么？克隆动物是未来的制药厂克隆动物是未来的制药厂克隆的爱因斯坦会懂克隆的爱因斯坦会懂“相对相对论论”吗吗Your company sloganLOGOLOGO3）干细胞与分化潜能）干细胞与分化潜能干细胞（干细胞（stem cells）：）：分化程度相对较低、分化程度相对较低、具有不断增殖和分化具有不断增殖和分化能力的细胞能力的细胞Has two abilities:(1)Self-renewing(2)DifferentiatingYour company sloganLOGOLOGOa) Emb

11、ryonic stem cells Your company sloganLOGOLOGOb) 成体肝细胞成体肝细胞Your company sloganLOGOLOGO干细胞干细胞来源来源胚胎干细胞（胚胎干细胞（embryonic stem cells,ESC）成体干细胞：造血（骨髓）干细胞成体干细胞：造血（骨髓）干细胞 神经干细胞神经干细胞 肝脏干细胞肝脏干细胞 功能功能多潜能干细胞多潜能干细胞 (pluripotent stem cells)单能干细胞（单能干细胞（directional stem cells）Your company sloganLOGOLOGOa) 单能干细胞（单能干

12、细胞（Monopotential stem cell）Your company sloganLOGOLOGOb)多潜能干细胞多潜能干细胞 (pluripotent stem cells)Your company sloganLOGOLOGOFor repairing tissue damage caused by disease or injury, including: Diseases that impair brain function, such as Alzheimers disease and Parkinsons disease Spinal cord injuries Bloo

13、d diseases, including leukemias a) Burns Your company sloganLOGOLOGO（二）影响细胞分化的因素（二）影响细胞分化的因素Your company sloganLOGOLOGO1）胞外信号分子对细胞分化的影响）胞外信号分子对细胞分化的影响近端组织的相互作用：一部近端组织的相互作用：一部分细胞会影响周围细胞使其分细胞会影响周围细胞使其向一定的方向分化，这种作向一定的方向分化，这种作用称用称。 旁分泌产生的信号分子旁分泌产生的信号分子旁泌素来实现；旁泌素来实现；例证：视泡例证：视泡远端因子：内分泌（激素）远端因子：内分泌（激素）Your

14、 company sloganLOGOLOGO2) 细胞记忆和决定细胞记忆和决定 (1) 细胞记忆：细胞将信号分子的作用储藏细胞记忆：细胞将信号分子的作用储藏起来，以决定分化的能力。（起来，以决定分化的能力。（memory fate）（2）细胞记忆方式：）细胞记忆方式： 正反馈途径（正反馈途径（positive feedback loop） 染色质结构变化（染色质结构变化（e.g., 常染色质和异染常染色质和异染色质）色质）Your company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGO第二节第二

15、节 癌细胞癌细胞(Cancer cell)Your company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGOv癌症是细胞正常分化机制失控而而成为不癌症是细胞正常分化机制失控而而成为不衰老的永生的细胞。衰老的永生的细胞。v体细胞基因组的改变（突变的积累）；癌体细胞基因组的改变（突变的积累）；癌症是由众多因素引发的症是由众多因素引发的“基因病基因病”（gene disorder）（体细胞）；有别于通过性细）（体细胞）；有别于通过性细胞传递的胞传递的“遗传病遗传病”（genetic disorder）v复

16、杂性：美国复杂性：美国“攻克癌症攻克癌症”的十年计划的的十年计划的失败失败Your company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGO2.具有侵润性和扩散性具有侵润性和扩散性v 癌细胞的细胞间粘着性下降，具有侵润性和扩癌细胞的细胞间粘着性下降，具有侵润性和扩 散性，这是癌细胞的基本特征。散性，这是癌细胞的基本特征。 v 在分化程度上癌细胞低于良性肿瘤细胞，且失在分化程度上癌细胞低于良性肿瘤细胞，且失 去了许多原组织细胞的结构和功能去了许多原

17、组织细胞的结构和功能。Your company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGOYour company sloganLOGOLOGOHave highly aberrant chromosome complementsAneuploidyPancreas cancerYour company sloganLOGOLOGO二、癌基因与抑癌基因二、癌基因与抑癌基因1.原癌基因（原癌基因（proto-oncogenes）和癌基因）和癌基因（oncogenes） 原癌基因：可促进细胞增殖的正常基因

18、原癌基因：可促进细胞增殖的正常基因,其其功能获得性突变形式为癌基因功能获得性突变形式为癌基因,具有促使细具有促使细胞发生癌变的能力胞发生癌变的能力。癌基因：通常表示为原癌基因的突变体癌基因：通常表示为原癌基因的突变体,这这些基因编码的蛋白使细胞的生长失去控制些基因编码的蛋白使细胞的生长失去控制,并转变成癌细胞并转变成癌细胞,故称癌细胞故称癌细胞。Your company sloganLOGOLOGO癌基因的发现癌基因的发现Your company sloganLOGOLOGO控制细胞生长和增控制细胞生长和增殖并与肿瘤发生有殖并与肿瘤发生有关达到关达到7类蛋白类蛋白Your company sloganLOGOLOGO2.抑癌基因（抑癌基因（tumor-suppressor genes） 发现：有一类基因的失活也能引起癌变。发现：有一类基因的失活也能引起癌变。e.g., a.视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤（retinoblastoma）是由于）是由于Rb 基因突基因突变失活而引起的；变失活而引起的；Your company sloganLOGOLOGOb.p53基因：基因：50的肿的肿瘤中发现瘤中发现p53 的突变；的突变； 作用：作