细胞与细胞工程B

细胞(xìbāo)的糖生物学问题第一页，共七十三页。精选ppt（一）中心法则(zhōnɡxīnfǎzé)的概念第二页，共七十三页。精选ppt（二）细胞(xìbāo)糖生物学特性的复杂性第三页，共七十三页。精选ppt（三）聚糖在细胞(xìbāo)结构和功能中的重要性第四页，共七十三页。精选ppt细胞(xìbāo)的整合通过细胞黏附和细胞连接来实现第五页，共七十三页。精选ppt（一）细胞与细胞间的黏附（1）细胞间黏附的现象所有实体组织中发生细胞间连接的前提(qiántí)黏附连接（但并非所有黏附都能形成细胞间结构上的连接）第六页，共七十三页。精选ppt肝、皮肤(pífū)、小肠、呼吸道（1）细胞(xìbāo)间黏附的现象新生细胞(xìbāo)的原位黏附第七页，共七十三页。精选ppt神经系统发育、伤口愈合(yùhé)、肿瘤转移迁徙细胞的异位(yìwèi)黏附第八页，共七十三页。精选ppt（2）细胞间黏附的专一性细胞识别所有黏附事件的发生都具有细胞间的专一性专一性是保证个体、组织(zǔzhī)空间有序性的基础第九页，共七十三页。精选ppt

采用放射性标记方法(fāngfǎ)测定细胞间黏附的特异性第十页，共七十三页。精选ppt（3）细胞黏附的分子(fēnzǐ)基础cell-adhesionmolecules,CAMs第十一页，共七十三页。精选ppt细胞间的细胞黏附(niánfù)分子（CAMs)1、钙黏蛋白(cadherin)；2、神经细胞黏附分子(N-CAM)；3、黏蛋白样细胞(xìbāo)黏附分子(mucin-CAM);4、整合素（integrin)；5、选择素(selectin)第十二页，共七十三页。精选ppt1、钙黏蛋白(cadherin)；2、神经细胞(shénjīnɡxìbāo)黏附分子(N-CAM)；3、黏蛋白样细胞黏附分子(mucin-CAM);4、整合素（integrin)；5、选择素(selectin)钙黏蛋白(dànbái)(cadherins)第十三页，共七十三页。精选ppt钙黏蛋白(cadherins)1、Ca2+依赖性2、介导同种细胞间黏附（连接）的主要(zhǔyào)分子(精确连接的基础，神经细胞之间)3、各种组织细胞中广泛表达目前发现50余种（由不同的基因所编码）第十四页，共七十三页。精选ppt第十五页，共七十三页。精选ppt神经细胞(shénjīnɡxìbāo)黏附分子(N-CAMs)1、钙黏蛋白(cadherin)；2、神经细胞黏附分子(N-CAM)；3、黏蛋白样细胞(xìbāo)黏附分子(mucin-CAM);4、整合素（integrin)；5、选择素(selectin)第十六页，共七十三页。精选ppt神经细胞黏附分子(Nerve-celladhesionmolecules,N-CAMs)1、非Ca2+依赖性；2、属于免疫球蛋白超家族成员(chéngyuán)3、主要表达于神经细胞；4、介导同种细胞间的黏附（连接）；5、不同的N-CAM分子，由同一基因编码第十七页，共七十三页。精选pptN-CAM的3种剪切体第十八页，共七十三页。精选pptN-CAM分子的特性1、N-CAM分子间的差异和特异性由不同的剪切方式和不同的糖修饰方式所产生2、唾液酸的修饰程度很高，与细胞间的排异程度有关。

在来源于胚胎脑细胞的N-CAM分子中的唾液酸达25%，而来源于成体仅为胚胎的1/3。推测：唾液酸的修饰程度，细胞间黏附的程度成反比胚胎中高——便于细胞迁移成体中低——有利于结构(jiégòu)稳定第十九页，共七十三页。精选ppt选择(xuǎnzé)素(selectins)1、钙黏蛋白(dànbái)(cadherin)；2、神经细胞黏附分子(N-CAM)；3、黏蛋白样细胞黏附分子(mucin-CAM);4、整合素（integrin)；5、选择素(selectin)第二十页，共七十三页。精选ppt选择素(selectins)细胞表面的糖蛋白；目前发现(fāxiàn)3类：L-selectin（白细胞表面）P-selectin（血小板表面，被损伤或炎症活化的内皮细胞表面）E-selectin（被损伤或炎症活化的内皮细胞表面）

都含有保守性极高的凝集素（lectin）区域，该区域可与其它细胞膜上的mucin-CAM结合。第二十一页，共七十三页。精选ppt黏蛋白样细胞(xìbāo)黏附分子(mucin-CAMs)第二十二页，共七十三页。精选ppt黏蛋白样细胞黏附分子(mucin-CAMs)

细胞表面(biǎomiàn)的糖蛋白，有很长的糖链外露；可与其它细胞膜上选择素(selectin)分子中的凝集素（lectin）区域结合。Selectins

mucin-CAMs参与(cānyù)细胞运动（白细胞外漏）第二十三页，共七十三页。精选ppt整合素（integrins)第二十四页，共七十三页。精选ppt整合素（integrins)

广泛存在于各种细胞表面细胞与基底膜黏附的相关分子白细胞膜上的整合素分子可与血管(xuèguǎn)内皮细胞膜上的ICAMs分子特异性结合（从血管中外漏）第二十五页，共七十三页。精选ppt免疫(miǎnyì)球蛋白超家族细胞黏附分子(Ig-superfamilyCAM,ICAMs)第二十六页，共七十三页。精选ppt免疫球蛋白超家族细胞黏附分子(Ig-superfamilyCAM,ICAMs)

为N-CAM中的一种(yīzhǒnɡ)特殊类型；表达于内皮细胞表面；可与白细胞膜上的整合素相结合。第二十七页，共七十三页。精选ppt注意Cadherins—CadherinsN-CAMs—N-CAMs所介到的细胞间黏附为稳定性黏附，常参与后续的细胞连接，并可所涉及细胞的整个生命期间。

Selectins—Mucin-likeCAMs,Integrins—ICAMs所介到的细胞间黏附为暂时性黏附，并伴有结构上的细胞连接。白细胞从血管(xuèguǎn)中游出的行为就是这几中黏附分子所介导的。第二十八页，共七十三页。精选ppt参与(cānyù)白细胞从血管中游出的细胞黏附分子第二十九页，共七十三页。精选ppt（二）细胞与基质间的黏附(niánfù)（1）细胞与基质间黏附的现象存在于所有细胞上皮细胞—基质细胞—基质—细胞胞外基质在组织中呈“立体网格”形式第三十页，共七十三页。精选ppt胞外基质的生物学特性

1、不均一性：不同细胞周围的基质的化学组成可以(kěyǐ)不同，甚至可以(kěyǐ)差别很大；

2、动态性：即便为同一种细胞，当它处于不同状态时，基质的化学组成就可有很大的差别；

3、功能性：结构作用、衬垫保护作用、提供细胞迁移路线、调节细胞（干细胞）的增殖与分化第三十一页，共七十三页。精选ppt（3）细胞(xìbāo)黏附的分子基础cell-adhesionmolecules,CAMs第三十二页，共七十三页。精选ppt（2）细胞与基质间黏附的分子基础1、细胞表面的黏附分子主要是integrins,其次是selectins等2、基质中的多种大分子物质（可充当(chōngdāng)integrins及selectins等黏附分子的配体）各种胶原、fibronetin、laminin等第三十三页，共七十三页。精选ppt

整合素类型(lèixíng)(至少22种）及其在细胞外基质中配体第三十四页，共七十三页。精选pptIntegrin的生物学特性

1、不同细胞的表面表达不同的integrin分子细胞附着位置的特异性；

2、单个integrin分子的黏附力很弱，但细胞表面通常有integrin分子的大量存在总体黏附力是很强的；

3、可参与(cānyù)细胞与基质间已形成黏附的破坏（通过大量表达其它的integrin分子，竞争性地使已形成黏附），即不同integrin分子间可有竞争第三十五页，共七十三页。精选ppt去黏附因子(de-adhesionfactors)

1、去整合素(disintegrin)：为一种小肽，由细胞合成分泌到细胞外基质，可竞争性地与细胞膜上的整合素结合，降低细胞与基质间的黏附，促进细胞迁移。

2、蛇毒去整合素：有类似于细胞所产生的去整合素的作用。有促进细胞迁移和抗凝血作用。3、蛇毒基质特异性蛋白酶：降解基质中的大分子物质，降低细胞与基质间的黏附，促进细胞迁移。4、ADAM(adisintegrinanda

metalloproteasedomain):同时含去整合素和金属蛋白酶的活性部位。可根据细胞状态的需要而发挥不同(bùtónɡ)的作用。

炎症时，细胞产生膜连TNFα，可通过金属蛋白酶的活性，产生可溶性的TNFα，发挥抗炎作用。第三十六页，共七十三页。精选ppt细胞(xìbāo)分化细胞在个体发育中的基本生物学现象产生细胞的多样性、构成个体发育的基础、保证生命(shēngmìng)的时代延续。第三十七页，共七十三页。精选ppt

细胞分化的过程分化定向（commitment）细胞所具有的潜在分化方向。正常情况下，其细胞将按所预定的方向进行(jìnxíng)分化。定向包括两个阶段：特化（specification）：预定了分化方向的状态（可改变）决定（determination）：明确了分化方向的状态（不能改变）第三十八页，共七十三页。精选ppt发育过程(guòchéng)中的细胞分化个体发育的分化谱系(pǔxì)图（向导计划，中国科学院）第三十九页，共七十三页。精选ppt成体组织中的细胞(xìbāo)分化组织干细胞（组织器官(qìguān)结构功能动态平衡的结构基础）第四十页，共七十三页。精选ppt细胞(xìbāo)转分化重编程、iPS第四十一页，共七十三页。精选ppt重编程及iPS第四十二页，共七十三页。精选ppt

Whatisreprogramming

Thereversalofthedifferentiationstateofamaturecelltoonethatischaracteristicoftheundifferentiatedembryonicstateisdefinedasnuclear“reprogramming”.(1997,核移植)Differentialgeneexpressionistheresultofreversibleepigeneticchangesthataregraduallyimposedonthegenomeduringdevelopment,sotheremodelingofepigeneticmarks,suchasDNAmethylationandhistonemodifications,whichresultsinprogressivechangestothegeneexpressionprogrammayconsideredasthemolecularbasicof“reprogramming”.(2008)第四十三页，共七十三页。精选ppt

ThehistoryofreprogrammingNucleartransferCellfusion1997Cellextract2000iPS(inducedpluripotentstemcells)2006第四十四页，共七十三页。精选ppt

StrategiesofReprogrammingbeforeiPS第四十五页，共七十三页。精选pptSCNT(Somaticcellnucleartransfer)StemcellspublishedonlineJan17,2008DollyWilmut,I,etal.Nature1997,385:810-813.第四十六页，共七十三页。精选pptiSCNT(Interspeciessomaticcellnucleartransfer)第四十七页，共七十三页。精选pptLimitationsReproductivecloning:abnormal;inefficient.GeneticallymatchedEScells:ethics;inefficient.第四十八页，共七十三页。精选ppt第四十九页，共七十三页。精选ppt第五十页，共七十三页。精选pptLimitationsFusionrateisverylow.Tetraploidcellsaregenerated.第五十一页，共七十三页。精选ppt第五十二页，共七十三页。精选pptTarangerCK,etal.MolecularBiologyoftheCell.2005,Vol.16:5719-5735.第五十三页，共七十三页。精选pptLimitationsNofunctionalreprogrammingdone.Nostablereprogrammingseen.第五十四页，共七十三页。精选ppt第五十五页，共七十三页。精选pptPGCsECs,EGsFromteratocarcinomastoembryonicstemcells.Phil.Trans.R.Soc.Lond.2002,Vol.357:405-417Derivationofpluripotentialembryonicstemcellsfrommurineprimordialgermcellsinculture.Cell.1992,Vol.70:841-847.SSCsES-LikecellsGenerationofpluripotentstemcellsfromneonatalES-Likecellsmousetestis.Cell.2004,Vol.119:1001-1012.Pluripotencyofspermatogonialstemcellsfromadultmousetestis.Nature.2006,Vol.440:1199-1203.第五十六页，共七十三页。精选pptLimitationsMaybelimitedtogermlinecells.Tumorigenicpotential.第五十七页，共七十三页。精选ppt第五十八页，共七十三页。精选pptWhatisiPS(inducedpluripotentstemcells)

InducedpluripotentstemcellshavebeenreprogrammedfromdifferentiatedcellstoanES-likecell.第五十九页，共七十三页。精选pptThemilestonesofiPSYamanaka’steam:mouseFbx15-iPS20062007-112007-6

...Yamanaka’sandRudolf’steams:mouseNanog/Oct4-iPSYamanaka’sandThomson’steam:humaniPSMore…第六十页，共七十三页。精选pptA)ModifiedBACconstruct.Blackboxesindicatetheopenreadingframe.

B)GFPexpressioninNanog-GFPtransgenicmouseembryos.

C)GenerationofiPScellsfromMEFsofNango-GFP-IRES-Purortransgenicmice(clone20D17).

第六十一页，共七十三页。精选pptD)Teratomas.(clone20D17).

E)GermlinechimaerasfromNanogiPScells.KeisukeOkita,etal.Nature2007,Vol448:313-317.第六十二页，共七十三页。精选pptThefeaturesofiPSReprogrammingfactors.Selectionschemes.Sequentialactivationofpluripotencymarkers.FunctionalcriteriatoassesstheiPS.第六十三页，共七十三页。精选pptReprogrammingfactorsThreegroupsofpotentialpluripotency-inducingfactorshavebeenselected.

Group1:consistsoftranscriptionfactorsspecificallyexpressedinESCs,including

Nanog,

Oct-3/4,Sox2,UTF1,Sall4,Sox15,Rex1.Group2:consistsofgrowth-andtumour-relatedgeneproductsthathavebeenshowntoplayimportantroleinESCs,including

c-Myc,

Stat3,beta-catenin,Grb2,KLF4,TCL1,ERas.Group3:consistsoffactorsthatarealsospecificallyexpressedinESCs,butwith,asyet,lessdefinedfunctions,includingECAT1,ESG1,Fbx15,DNMT3L,

ECAT8,GDF3,ECAT15-2,Fthl17,Stella.Yamanaka.CellProlif.2008,41:51-56.第六十四页，共七十三页。精选pptReprogrammingfactors第六十五页，共七十三页。精选pptSelectionschemes第六十六页，共七十三页。精选pptSequentialactivationofpluripotencymarkers第六十七页，共七十三页。精选pptFunctionalcriteriatoassessiPS第六十八页，共七十三页。精选pptTheproblemsofiPSLoweff