细胞生物学2010课件-chapter

生长发育中的细胞活动（1）细胞增殖（2）细胞分化：干细胞与癌细胞（3）细胞凋亡Chapter13:Celldifferentiation,StemCellandCancercells

Chapter14（1）细胞分化(Celldifferentiation

)细胞分化是发育的核心问题；细胞分化的实质在于细胞合成特异性蛋白；特异性蛋白合成的基础在于细胞基因的选择性表达。看家基因（house-keepinggene）与组织特异性基因（luxurygene）细胞分化（celldifferentiation）的概念是指结构与功能相同的细胞发生一系列的变化，成为结构与功能不同的细胞的过程。分化过程涉及：形态结构的变化、基因活性状态的变化、细胞物质组成的变化细胞功能的变化。基因表达上的变化，导致细胞/组织特异性蛋白的产生；不同细胞在蛋白质组成上的差异导致细胞结构的不同,改变其组成就可改变其形状；在细胞分化的早期，不同细胞间的差异难以检测，分化是一个渐进的过程；进入终端分化的细胞往往不再分裂，而终端分化后能够继续分裂的细胞可以维持和传递终端分化状态；细胞分化往往由细胞外信号控制，但细胞质因子的不对称分布也能导致子细胞的不同分化。细胞分化的主要特点一种类型的分化细胞转变为另一种类型的分化细胞的现象，不一定伴随细胞分裂发生。FromNIHBulletinonStemCellBiology()转分化Transdifferentiation发育过程中的细胞分化同一个体的不同分化的细胞带有相同的DNA(不包括红细胞，部分免疫细胞)，同一个体的不同分化的细胞带有不同的mRNA(miRNA),同一个体的不同分化的细胞带有不同的蛋白质，同一个体的不同分化的细胞呈现不同的形态和功能细胞分化的机制分子杂交技术检测基因及其表达（DNA/RNA）细胞总DNA细胞总RNA输卵管细胞成红细胞胰岛细胞输卵管细胞成红细胞胰岛细胞卵清蛋白基因++++--β-珠蛋白基因+++-+-胰岛素基因+++--+实验方法Southern杂交Northern杂交中心概念–主要调控因子诱导遗传调控级链反应不同分化细胞具有不同的蛋白谱（proteome）细胞分化的表观遗传机制什么是表观遗传学?对DNA序列没有改变时，基因功能发生可遗传性改变的研究.2.对胚胎发育机制的研究.3.表观遗传研究的重点是染色质的转录后调控.基因转录调控染色质水平DNACpG岛甲基化

组蛋白乙酰化组蛋白甲基化染色质重构

转录调控通常发生在CpG岛，即胞嘧啶和鸟嘌呤相邻排列处。CpG岛通常位于基因的启动子附近。CpG岛的甲基化水平制约基因的活性状态，并与基因的表达水平直接相关。DNA甲基化可逆的DNA胞嘧啶甲基化是染色质凝聚的信号CpG岛上胞嘧啶被甲基化后，甲基化的胞嘧啶使引起染色质凝聚的蛋白结合在它周围。胞嘧啶甲基化使转录下调。

基因组中一些控制域的DNA甲基化使基因转录沉默。OFF甲基化可通过复制保留，因此可遗传。有一些蛋白特异地与甲基化DNA相互作用。一旦甲基化模式确定，维持性甲基化酶确保它代代传递不同的甲基化酶分别用于创建和维持甲基化模式。组蛋白修饰细胞中所有的染色体都位于细胞核中。每条染色体是由一个DNA分子和许多蛋白质构成。染色体核小体组蛋白尾的共价修饰是调控染色质凝聚的一种方式组蛋白修饰的效应染色质重构染色质重构是一种重要的表观调控机制。对组蛋白尾的化学修饰——加上乙酰基，甲基或磷酸基团——-能改变染色质的结构，从而导致相关基因活性的改变。结合在甲基化DNA上的蛋白与修饰过的组蛋白调控染色质凝聚FromLi(2002)Nat.Rev.Genet.3:662-673.miRNAMicroRNA(miRNA)是一类真核生物内源性的小分子单链RNA，通常为18～25nt长,能够通过与靶mRNA特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译，从而对基因进行转录后的表达调控．近几年来,在动物细胞和植物组织中,大量miRNA被陆续发现．这些小分子调控RNA是从60~200nt的具有发夹状结构的前体中被切割出来而成熟的，在动物细胞中，miRNA基因的转录初产物(pri-miRMA)很快被一种核糖核酸酶ⅢDrosha加工成为miRNA前体(pre-miRNA)，然后由细胞核转运至细胞质中，经另一种核糖核酸酶ⅢDicer识别剪切为成熟miRNA．

microRNA在动植物中广泛并保守的存在；

microRNA参与广泛的生物学过程，尤其是发育相关过程和组织特异性维持；

microRNA与target基因的交叉调控关系；

microRNA表达的基因芯片实验发现在癌症组织中miRNA广泛失调；

microRNA的表达谱可以对不同癌症甚至同种癌症的不同亚型进行分类。microRNAexpressionprofilesclassifyhumancancersLeukemiaSolidTumor因果分化细胞具有个体全部遗传信息的证明——细胞全能型的证明植物组织培养动物克隆干细胞植物组织培养/植株再生Aneworganismcreatedbytheprocessofnucleartransplantation动物克隆Animalcloning—动物克隆Dollyandherfostermother细胞核移植实验证明：细胞分化中遗传物质没有发生不可逆改变；细胞质中含有决定核内基因活性的控制因子。组合信号是细胞分化调控的重要手段细胞分化是一个渐进的过程！胚胎发育可以看作是一团细胞的逐级区域化的过程！细胞分化的调控机制(Tobedifferent)1，分化的起始：细胞质成分的不对称分布，感受到不同的胞外信号，2，分化的继续/维持：级联调控分化状态的维持1、Localizationofcytoplasmicdeterminantsandasymmetriccelldivisioncanmakecellsdifferentfromoneanother.细胞感受到不同的胞外信号分化的继续/维持：级联调控干细胞是指功能还没有特化，能够自我复制、自我更新(self-renewal)，并且在一定的条件下分化成多种细胞类型的多能性细胞。1981年发现/分离小鼠胚胎干细胞，1998年发现/分离人类胚胎干细胞，（2）干细胞(Stemcell)细胞分化可以看成是一个细胞分化全能性逐渐丧失的过程。受精卵——胚胎干细胞——组织特异干细胞——终末分化细胞前体细胞——终末分化细胞受精卵，具有真正的全能性(totipotency)，能分化成三个胚层的所有细胞(包括胚胎干细胞)和胎盘组织等，胚胎干细胞(embryonicstemcell,EScell)，应该说具有多能性(pluripotency)，但实际上往往被叫作“全能”，在体外培养中能几乎无限制增殖，能分化成三个胚层的所有细胞,成体干细胞(adultstemcell),位于成体各组织中，能分化成多种特异组织细胞。包括造血干细胞，神经干细胞，小肠干细胞等，被叫作“具有多能性”。细胞的分化潜能干细胞的关键特性：

自我更新（Self-renewal）分化（differentiation）干细胞更新与分化的2种主要调节途径如何获得干细胞？1,Embryonicstemcells

2,Adultstemcells为什么研究干细胞？细胞分化研究系统潜在的临床应用前景糖尿病，老年痴呆症，帕金森症，组织损伤，器官置换，……体外可控诱导分化RegenerationofnewtissuesfromourowncellswillnotbefarbehindScien