第二章生殖干细胞复习PPT.ppt

第二章 配子发生与发育前的准备 2.1 配子发生 2.1.1原始生殖细胞的起源与决定 2.1.1.1不对称分裂与生殖细胞的起源 2.1.1.2染色体消减 2.1.1.3极质、极粒与生殖细胞决定 2.1.1.4极粒的主要成分与母体效应基因 2.1.1.5脊椎动物生殖细胞的决定 2.1.2雌雄配子的发生过程 2.2 发育前的准备 2.2.1核仁扩增与rRNAs储备 2.2.2灯刷染色体与RNA转录 2.2.3滋养细胞与母体效应基因的活动 2.3 亲缘印迹(parental imprinting) 2.3.1亲缘印迹的发现 2.3.2发育需要两个不同的基因组版本 2.3.3亲缘印迹的机理;在多细胞生物的胚胎发育过程中，原始生 殖细胞是最早分化出来的一群细胞，即生殖干细胞(germ stem cells)。这群细胞的出现，在多种动物中已证明与卵子内生殖质(germ plasm)的分布密切相关。由于在线虫、昆虫等生物的卵细胞内，其生殖质位于卵子的后极，故又称极细胞质或极质(pole plasm)，已于80多种动物(8个门)中发现了类生殖质成分的存在。;生殖质由RNA和蛋白质组成，均为母体效应基因转录或翻译的产物。 在卵子发生过程中，不同生物的母体效应基因以多种方式被激活并进行高效表达，将大量产物储藏在卵母细胞内，为受精后迅速启动胚胎发育做了充分的物质准备。;2.1 配子发生 ;2.1.1原始生殖细胞的起源与决定;2.1.1.1不对称细胞分裂与生殖细胞的起源;在卵裂早期，每一次不对称分裂产生一个建立者细胞(Founder cell)和一个干细胞(stem cell)。前者将朝被决定的方向产生分化的细胞后代(体细胞或生殖细胞)，后者则继续通过不对称分裂形成新的建立者细胞和干细胞。 这些建立者细胞是由卵子内的发育决定因子预先决定的，其子细胞将按既定的发育程序进行自主发育，不受环境变化的影响。 ;角贝的受精卵在第一次卵裂前期，于植物极伸出一个突起的泡状结构，称为极叶(Polar lobe)。第一次卵裂完成后，一个子细胞得到全部极叶的细胞质，另一个子细胞则不含极叶成分。第二次卵裂前期，含极叶的那个子细胞像第一次卵裂一样又产生两个不同的子细胞，而不含极叶的子细胞同样进行第二次卵裂。 经过多次卵裂之后，凡获得含极叶细胞质的子细胞将分化成原始的生殖细胞，而不含极叶细胞质的子细胞将朝体细胞的方向分化。 通过角贝卵裂过程中极叶的形态变化可以直接跟踪观察和证明不对称细胞分裂与原始生殖细胞起源之间的因果关系。;2.1.1.2染色体消减;第三次分裂时，动物极细胞沿子午线分裂而植物极细胞仍沿赤道板分裂。然而第三次卵裂之前，靠近动物极的那个植物分裂球在分裂后期同样要进行染色体消减，故4细胞期唯有最植物极那个细胞才具有完整的染色体组。 经过4次卵裂形成16个细胞后，其中仅2个细胞保持4条染色体完整，将成为生殖干细胞；其余细胞均含有消减染色体，便成为建立者细胞，朝体细胞的方向分化发育。 ;Boveri并不满足于种系细胞发生的形态观察，他还推测植物极细胞质区域内可能存在阻止染色体消减的决定因子。假若如此的话，偶然进入该细胞质区内的任何细胞核将避免染色体消减出现。 于是Boveri (1910)对马蛔虫受精卵在第一次卵裂前进行离心干扰来检测他的假设。结果，离心处理改变了纺锤体的方向，刚好与正常方向垂直，致使两个分裂球都含有某些植物极细胞质而均不发生染色体消减的现象。;然而，下一次卵裂仍沿着动植物极轴的赤道板进行，结果两个动物极分裂球仍会经历消减，而两个植物极分裂球则不发生染色体消减。 因此，他得出结论认为，受精卵内局部胞质分布不均，植物极区一定存在阻止染色体消减的细胞质因子和决定植物极细胞成为种系(Germ line)细胞的决定因子。 ;小麦瘿蚊(Mayetiole destructor)的受精卵2n=40，所有染色体位于卵细胞质中央。当核分裂3～4次时，其中2个核向后迁移进入极细胞质区，细胞化以后便成为原始的生殖细胞(种系细胞)； 位于卵细胞质中部及前部的细胞核进一步分裂时，便失去32条染色体，仅保留其中8条。它们迁移至卵细胞膜内周缘，细胞化后继续增殖，分化发育成为体细胞。 若结扎后端的极细胞质区以阻止细胞核迁移进入，或用UV照射破坏该区域，则所有细胞核均放弃32条染色体朝体细胞方向分化发育，因原始生殖细胞不能产生而导致成虫不育。;2.1.1.3极质、极粒与生殖细胞决定; Okada和同事(1974)将供体正常的未经辐射的极质注射到辐射过的受体卵的后端，结果能挽救果蝇的不育性。该项研究还表明，极质以其内含有颗粒状结构为特征，这些颗粒称为极粒或P