细胞与细胞工程B(2011-11-8).ppt

细胞的糖生物学问题细胞的糖生物学问题（一）中心法则的概念（一）中心法则的概念（二）细胞糖生物学特性的复杂性（二）细胞糖生物学特性的复杂性（三）聚糖在细胞结构和功能中的重要性（三）聚糖在细胞结构和功能中的重要性 细胞的整合细胞的整合 通过细胞通过细胞黏附黏附和细胞和细胞连接连接来实现来实现（一）细胞与细胞间的黏附（一）细胞与细胞间的黏附 （1）细胞间黏附的现象）细胞间黏附的现象 所有实体组织中所有实体组织中 发生细胞间连接的前提发生细胞间连接的前提 黏附黏附 连接连接 （但并非所有黏附都能形成细胞间结构上的连接）（但并非所有黏附都能形成细胞间结构上的连接）肝、皮肤、小肠、呼吸道肝、皮肤、小肠、呼吸道（1）细胞间黏附的现象）细胞间黏附的现象 新生细胞的原位黏附新生细胞的原位黏附 神经系统发育、神经系统发育、伤口愈合、肿瘤转移伤口愈合、肿瘤转移 迁徙细胞的异位黏附迁徙细胞的异位黏附（2）细胞间黏附的专一性）细胞间黏附的专一性 细细 胞胞 识识 别别 所有黏附事件的发生都具有细胞间的专一性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、组织空间有序性的基础专一性是保证个体、组织空间有序性的基础 采用放射性标记方法采用放射性标记方法 测定细胞间黏附的特异性测定细胞间黏附的特异性 （3）细胞黏附的分子基础）细胞黏附的分子基础 cell-adhesion molecules,CAMs 细胞间的细胞黏附分子（细胞间的细胞黏附分子（CAMs)1、钙黏蛋白、钙黏蛋白(cadherin)；2、神经细胞黏附分子、神经细胞黏附分子(N-CAM)；3、黏蛋白样细胞黏附分子、黏蛋白样细胞黏附分子(mucin-CAM);4、整合素（、整合素（integrin)；5、选择素、选择素(selectin)1、钙黏蛋白钙黏蛋白(cadherin)；2、神经细胞黏附分子、神经细胞黏附分子(N-CAM)；3、黏蛋白样细胞黏附分子、黏蛋白样细胞黏附分子(mucin-CAM);4、整合素（、整合素（integrin)；5、选择素、选择素(selectin)钙黏蛋白钙黏蛋白(cadherins)钙黏蛋白钙黏蛋白(cadherins)1、Ca2+依赖性依赖性 2、介导同种细胞间黏附（连接）的主要分子、介导同种细胞间黏附（连接）的主要分子(精确连接的基础，神经细胞之间精确连接的基础，神经细胞之间)3、各种组织细胞中广泛表达、各种组织细胞中广泛表达 目前发现目前发现50余种（由不同的基因所编码）余种（由不同的基因所编码）神经细胞黏附分子神经细胞黏附分子(N-CAMs)1、钙黏蛋白、钙黏蛋白(cadherin)；2、神经细胞黏附分子神经细胞黏附分子(N-CAM)；3、黏蛋白样细胞黏附分子、黏蛋白样细胞黏附分子(mucin-CAM);4、整合素（、整合素（integrin)；5、选择素、选择素(selectin)神经细胞黏附分子神经细胞黏附分子(Nerve-cell adhesion molecules,N-CAMs)1、非、非Ca2+依赖性；依赖性；2、属于免疫球蛋白超家族成员、属于免疫球蛋白超家族成员 3、主要表达于神经细胞；、主要表达于神经细胞；4、介导同种细胞间的黏附（连接）；、介导同种细胞间的黏附（连接）；5、不同的、不同的N-CAM分子，由同一基因编码分子，由同一基因编码 N-CAM的的3种剪切体种剪切体 N-CAM分子的特性分子的特性 1、N-CAM分子间的差异和特异性由分子间的差异和特异性由不同的剪切方式不同的剪切方式 和和不同的糖修饰方式不同的糖修饰方式所产生所产生 2、唾液酸的修饰程度很高，与细胞间的排异程度有关。、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在来源于胚胎脑细胞的N-CAM分子中的唾液酸达分子中的唾液酸达25%，而来源于成体仅为胚胎的而来源于成体仅为胚胎的1/3。推测：推测：唾液酸的修饰程度，细胞间黏附的程度成反比唾液酸的修饰程度，细胞间黏附的程度成反比 胚胎中高胚胎中高便于细胞迁移便于细胞迁移 成体中低成体中低有利于结构稳定有利于结构稳定 选择素选择素(selectins)1、钙黏蛋白、钙黏蛋白(cadherin)；2、神经细胞黏附分子、神经细胞黏附分子(N-CAM)；3、黏蛋白样细胞黏附分子、黏蛋白样细胞黏附分子(mucin-CAM);4、整合素（、整合素（integrin)；5、选择素选择素(selectin)选择素选择素(selectins)细胞表面的糖蛋白；细胞表面的糖蛋白；目前发现目前发现3类：类：L-selectin（白细胞表面）（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）（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）（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（都含有保守性极高的凝集素（lectin）区域，该区域可与其它）区域，该区域可与其它细胞膜上的细胞膜上的mucin-CAM结合。结合。黏蛋白样细胞黏附分子黏蛋白样细胞黏附分子(mucin-CAMs)黏蛋白样细胞黏附分子黏蛋白样细胞黏附分子(mucin-CAMs)细胞表面的糖蛋白，有很长的糖链外露；细胞表面的糖蛋白，有很长的糖链外露；可与其它细胞膜上选择素可与其它细胞膜上选择素(selectin)分子中的凝分子中的凝集素（集素（lectin）区域结合。）区域结合。Selectins mucin-CAMs 参与细胞运动（白细胞外漏）参与细胞运动（白细胞外漏）整合素（整合素（integrins)整合素（整合素（integrins)广泛存在于各种细胞表面广泛存在于各种细胞表面 细胞与基底膜黏附的相关分子细胞与基底膜黏附的相关分子 白细胞膜上的白细胞膜上的整合素整合素分子可与血管内皮细胞分子可与血管内皮细胞膜上的膜上的ICAMs分子特异性结合（从血管中外分子特异性结合（从血管中外漏）漏）免疫球蛋白超家族细胞黏附分子免疫球蛋白超家族细胞黏附分子(Ig-superfamily CAM,ICAMs)免疫球蛋白超家族细胞黏附分子免疫球蛋白超家族细胞黏附分子(Ig-superfamily CAM,ICAMs)为为N-CAM中的一种特殊类型；中的一种特殊类型；表达于内皮细胞表面；表达于内皮细胞表面；可与白细胞膜上的可与白细胞膜上的整合素整合素相结合。相结合。注注 意意 Cadherins Cadherins N-CAMs N-CAMs 所介到的细胞间黏附为所介到的细胞间黏附为稳定性黏附稳定性黏附，常参与后续的细胞，常参与后续的细胞连接，并可所涉及细胞的整个生命期间。连接，并可所涉及细胞的整个生命期间。Selectins Mucin-like CAMs,Integrins ICAMs 所介到的细胞间黏附为所介到的细胞间黏附为暂时性黏附暂时性黏附，并伴有结构上的细，并伴有结构上的细胞连接。白细胞从血管中游出的行为就是这几中黏附分胞连接。白细胞从血管中游出的行为就是这几中黏附分子所介导的。子所介导的。参与白细胞从血管中游出的细胞黏附分子参与白细胞从血管中游出的细胞黏附分子（二）细胞与基质间的黏附（二）细胞与基质间的黏附 （1）细胞与基质间黏附的现象）细胞与基质间黏附的现象 存在于所有细胞存在于所有细胞 上皮细胞上皮细胞 基质基质 细胞细胞 基质基质 细胞细胞 胞外基质在组织中呈“立体网格”形式胞外基质在组织中呈“立体网格”形式 胞外基质的生物学特性胞外基质的生物学特性 1、不均一性不均一性：不同细胞周围的基质的化学组成可：不同细胞周围的基质的化学组成可以不同，甚至可以差别很大；以不同，甚至可以差别很大；2、动态性动态性：即便为同一种细胞，当它处于不同状：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；态时，基质的化学组成就可有很大的差别；3、功能性功能性：结构作用、衬垫保护作用、提供细胞：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）的增殖与分化迁移路线、调节细胞（干细胞）的增殖与分化（3）细胞黏附的分子基础）细胞黏附的分子基础 cell-adhesion molecules,CAMs（2）细胞与基质间黏附的分子基础细胞与基质间黏附的分子基础 1、细胞表面的黏附分子、细胞表面的黏附分子 主要是主要是integrins,其次是其次是selectins等等 2、基质中的多种大分子物质（可充当、基质中的多种大分子物质（可充当integrins及及selectins 等黏附分子的等黏附分子的配体配体）各种胶原、各种胶原、fibronetin、laminin等等 整合素类型整合素类型(至少至少22种种）及其在细胞外基质中配体及其在细胞外基质中配体 Integrin的生物学特性的生物学特性 1、不同细胞的表面表达不同的、不同细胞的表面表达不同的integrin分分子子 细胞附着位置的特异性；细胞附着位置的特异性；2、单个、单个integrin分子的黏附力很弱，但细分子的黏附力很弱，但细胞表面通常有胞表面通常有integrin分子的大量存在分子的大量存在 总体黏附力是很强的；总体黏附力是很强的；3、可参与细胞与基质间已形成黏附的破、可参与细胞与基质间已形成黏附的破坏（通过大量表达其它的坏（通过大量表达其它的integrin分子，竞争分子，竞争性地使已形成黏附），性地使已形成黏附），即不同即不同integrin分子间分子间可有竞争可有竞争 去黏附因子去黏附因子(de-adhesion factors)1、去整合素去整合素(disintegrin)：为一种小肽，由细胞合成分泌到：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，与基质间的黏附，促进细胞迁移促进细胞迁移。2、蛇毒去整合素蛇毒去整合素：有类似于细胞所产生的去整合素的作用。：有类似于细胞所产生的去整合素的作用。有有促进细胞迁移和抗凝血促进细胞迁移和抗凝血作用。作用。3、蛇毒基质特异性蛋白酶蛇毒基质特异性蛋白酶：降解基质中的：降解基质中的大分子物质大分子物质，降低，降低细胞与基质间的黏附，细胞与基质间的黏附，促进细胞迁移促进细胞迁移。4、ADAM(a disintegrin and a metalloprotease domain):同时同时含去整合素含去整合素 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的作用。要而发挥不同的作用。炎症时，细胞产生膜连炎症时，细胞产生膜连TNF，可通过金属蛋白酶的活性，可通过金属蛋白酶的活性，产生可溶性的产生可溶性的TNF，发挥抗炎作用。，发挥抗炎作用。细胞分化细胞分化 细胞在个体发育中的基本生物学现象细胞在个体发育中的基本生物学现象 产生细胞的多样性、产生细胞的多样性、构成个体发育的基础、构成个体发育的基础、保证生命的时代延续。保证生命的时代延续。-细胞分化的过程细胞分化的过程 分化定向（分化定向（commitment）细胞所具有的潜在分化方向。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分化。正常情况下，其细胞将按所预定的方向进行分化。定向包括两个阶段：定向包括两个阶段：特化（特化（specification）：预定了分化方向的状态（可改变）：预定了分化方向的状态（可改变）决定（决定（determination）：明确了分化方向的状态（不能改变）：明确了分化方向的状态（不能改变）发育过程中的细胞分化发育过程中的细胞分化 个体发育的分化谱系图个体发育的分化谱系图 （向导计划，中国科学院）（向导计划，中国科学院）成体组织中的细胞分化成体组织中的细胞分化 组织干细胞组织干细胞 （组织器官结构功能动态平衡的结构基础）（组织器官结构功能动态平衡的结构基础）细胞转分化细胞转分化 重编程、重编程、iPS 重编程及重编程及iPS What is reprogramming The r