细胞分化的分子基础

细胞分化的分子基础在于基因表达的控制，但细胞质及细胞外的某些因素也对其有重要的影响。

1.基因的选择性表达 在个体发育过程中，细胞中的基因按照一定的时空顺序相继活化表达的现象，称为基因的选择性表达（gene selective expression）。生物体在个体发育的不同时期、不同部位，通过基因水平、转录水平、翻译水平及翻译后的加工和修饰水平等的调控，表达基因组中不同的部分，合成各种专一性的蛋白质，形成形态结构和生理功能不同的细胞。(https://www.daowen.com)

2.管家基因和奢侈基因 根据基因同细胞分化的关系，可将表达的基因分为两类：一类是在所有细胞中都表达的基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的，称管家基因（house-keeping gene），如编码组蛋白基因，微管蛋白基因、糖酵解酶基因、核糖体蛋白的基因等；另一类是在不同细胞类型中特异性表达的基因，指导合成组织特异性蛋白质，称奢侈基因（luxury gene），或称组织特异性基因（tissue-specific gene），如红细胞表达的血红蛋白基因、表皮细胞表达的角蛋白基因等。

3.组合调控引发组织特异性基因的表达 人体内200多种不同类型的细胞，如果每种类型的细胞分化都需要一种调控蛋白的话，至少需要200种以上的调控蛋白，而事实上是由少数的调控蛋白启动了数目繁多的细胞分化过程。这种由多种调控蛋白共同调控一种细胞分化过程的现象称为组合调控（combinatory control）。在组合调控中，起关键作用的往往只是1或2种调控蛋白，借助组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其他的调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的细胞转化为另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至可以诱发整个器官的形成。例如，在成肌细胞分化为骨骼肌纤维的过程中，一种关键性调控蛋白MyoD的表达将引起级联反应，使MRF4、Myogenin等基因顺序活化，导致肌纤维分化。如果在体外培养的成纤维细胞中表达MyoD基因，结果使来自皮肤结缔组织中的成纤维细胞表现出骨骼肌纤维的特征，表达大量的肌动蛋白和肌球蛋白并构成收缩单位，在细胞膜上出现神经递质的受体和离子通道蛋白，细胞融合为多核细胞等。可见在成纤维细胞中已经具备了肌纤维特异性基因表达所需的其他调控蛋白，而MyoD是这个组合调控过程中的关键蛋白。