
【简答题】什么是细胞决定?与细胞分化的关系如何?
细胞决定是指胚胎发育或细胞分化过程中,细胞在形态结构尚未出现明显变化前,就已确定向特定方向分化的发育状态。这种状态具有稳定性,一旦确立,即使脱离原有环境,细胞仍会按预定方向分化。例如在果蝇胚胎发育中,卵细胞胞质内的形态决定因子不均匀分布,受精卵分裂后不同卵裂球含不同决定因子,通过激活或抑制核内特定合子基因表达,使胚胎细胞逐步决定分化方向。在植物中,茎生长点的成花决定及离体培养细胞保持原有发育状态的现象,也体现了细胞决定的存在。
细胞决定与细胞分化紧密相连,前者是后者的基础和前提,后者是前者的必然结果。细胞决定是细胞分化的“承诺阶段”,为后续分化设定方向;细胞分化则是这一“承诺”的实现过程,使细胞在形态、结构和功能上产生稳定差异。以果蝇胚胎发育为例,在卵内形态因子作用下,卵裂球先建立生殖细胞特有(G)和体细胞特有(S)两种基因表达环境,生殖细胞在生殖质作用下,通过性别决定基因表达,基因表达环境由G转为GM或GF,决定其性别;同时,其他卵裂核在形态决定因子作用下,基因表达环境由S转变为SV、SL和SD,各自表达合子基因,在这些基因产物作用下,基因表达环境进一步转变,使胚胎细胞逐步决定、不断分化。
细胞决定具有稳定性和遗传性,一旦细胞决定方向,通常不会轻易改变,且能通过细胞分裂传递给子代细胞。在整个个体发育中,核质之间不断相互作用,不同细胞内的基因按层次有序表达或关闭,直至终末分化基因表达,使细胞形成不同性状和功能,这一过程中细胞决定的稳定性确保了细胞分化的有序进行。而细胞分化是一个渐进的过程,一般会先特化、再决定化、最终完成分化,细胞决定处于特化之后、最终分化之前,是细胞分化过程中的关键阶段。
从基因表达调控角度看,细胞决定过程是通过建立独特的基因表达状态实现的。不同组织或细胞类型取决于不同基因表达,细胞分化过程中不断改变细胞质成分,就是为了让胞质与基因组(核)作用,建立独特基因表达状态,使不同基因表达及其产物成熟成为可能。细胞决定后,特定的基因表达模式被固定,从而保证细胞分化向特定方向进行,形成具有特定功能的细胞类型。
在研究细胞决定与分化关系时,体外培养或异位移植是测定细胞是否决定及决定程度的常用方法。这有助于深入了解细胞命运决定机制,以及基因调控网络在时空上如何控制基因表达量来编程细胞命运决定过程。对于理解生物体发育、组织再生以及疾病发生等具有重要意义。那么,在细胞决定过程中,除了已知的形态决定因子和核质相互作用,是否还存在其他未知的调控因素影响细胞命运的走向呢?