浅析细胞竞争行为研究进展论文

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1、浅析细胞竞争行为研究进展论文论文关键词:细胞竞争千细胞果蝇论文摘要:多细胞生物中存在细胞竞争的行为早在1888年就已经提出，但直到1975年才被实验首次证实。最近对果绳进行的遗传分析，揭示了调节细胞竞争行为的基因网络，并提出了程序性细胞竞争作为群体水平的细胞选择机制。细胞竞争对早期肿瘤形成的促进作用和对千细胞自我更新的重大意义，可为今后对器官功能退化、衰老及肿瘤的治疗和千细胞替代疗法的改进提供全新的实践模型。0引言多细胞生物中存在细胞竞争行为的可能性，争论了100多年。虽然首次实验证实在1975年就已实现，但直到最近完成

2、的果蝇遗传分析中，才开始揭示调节细胞竞争行为的基因网络的存在.freelRoux根据病理过程中经常观察到的一种组织的细胞人侵到其他组织的现象，引用达尔文的“适者生存”的理论，首次提出了细胞在个体发生中存在着为生存而斗争的观点。但他的观点遭到了大多数科学家的反对，他们认为，多细胞生物是个和谐的机体，不同类型的细胞应该彼此合作，而不是剧烈的竞争。20年后，IlyaMechnikov在研究细胞吞噬作用中，也提出了细胞为了生存而进行持续斗争的可能性。SantiagoRamonyCajal在研究神经系统的结构时明确提出:不同神经元

3、在神经发生过程中，为了争夺空间和营养，必然存在细胞竞争的行为。随着20世纪50年代初神经营养因子的发现，神经元细胞在选择神经轴突生长路径的过程中存在细胞竞争的观点逐渐得到科学界的公认。但是细胞竞争的观点一直很难得到实验证实，因为要从实验上区别一个细胞是竞争失败导致的死亡还是被动的非竞争性死亡甚至自杀死亡是很困难的。作为细胞竞争的实验条件，必须对两组实验细胞进行实时监控和比较，而且要证明一组细胞群体的减少是由于另一群细胞的存在而直接导致，只要给予足够长的混合培养时间，竟争优势的细胞群最终会全部取代弱势群体。第一次细胞竞争的

4、实验证实来自于1975年Gine’sMorata和PedroRipon的果蝇突变体实验0他们巧妙的运用核糖体蛋白基因Minutes的突变体，该基因的纯合子果蝇由于不能形成有功能的核糖体，造成蛋白合成停滞而导致个体死亡。杂合子果蝇能够存活，并且发育成正常的大小，但是它的发育时间延长了好几天，原因在于其缺乏完全有活性的核糖体。接着，他们把Mi-nutes杂合子细胞和野生型细胞两群细胞进行混合培养，原先预计两群细胞不会以不同的增殖速率水平进行增殖。结果大大出乎意料，Minutes杂合子细胞不仅以较慢的增殖速率进行倍增，而且在翅

5、盘区，杂合子细胞逐渐死亡。后来证实是由于周围高增殖率野生型细胞的存在，杂合子细胞竞争失败而死亡扩现在，人们在果蝇上皮组织的发育中发现了许多的细胞竞争现象，并在其他动物如鸟类、爬行类、哺乳类的胚胎发生过程中也发现了类似现象。2细胞竞争的群体选择模型细胞竟争作为群体水平的细胞选择机制，目前的主要竟争选择模型如下:川(I)细胞群体中，当生长和存活因子数量有限时，只有那些摄取的生长因子信号水平在阑值以上的细胞才能获得生存，称为“P)的同源类似物，属于转化因子日超家族。Dpp不仅控制着细胞竟争行为，同时也是最主要的组织和器官发育空

6、间模式和大小的决定者。Dpp作为配体首先与11型丝氨酸/苏氨酸受体激酶Punt结合，随后I型受体Tkv再结合到该复合体中，Tkv发生磷酸化，活化的Tkv激活受体调节的Smad蛋白:Mothersagainstdpp(Mad)，磷酸化后的Mad与辅助Smad蛋白结合，形成信号中介体，从细胞质直接移位到细胞核中，与相应的组织特异性的靶基因中的效应元件结合，并与其他一些DNA结合蛋白相互作用，从而调节靶基因的表达强度和丰度。其中与细胞竞争行为直接相关联的靶基因之一为Brinker(Brk)，它作为外来Dpp信号的内部执行者。当

7、细胞摄取Dpp信号水平高时，Brk的表达就被抑制;而当Dpp信号水平不足时，Brk的表达水平就上升，进而激活c-jun氨基端蛋白激酶JNK,.freelyc的复制、易位、过表达等事件均可使最初的转化细胞成功确立其生长优势，在一个局部的营养腔隙中，对生长和存活因子的竞争优势可以帮助前癌细胞群体扩大，而此时组织形态未见任何改变。超级竞争者遗传背景中发生的第二次突变(原癌基因或抑癌基因突变)很可能就启始了肿瘤的形成。对超级竞争现象的研究，使人们对其在肿瘤干细胞中的作用产生了浓厚兴趣。目前，肿瘤干细胞在肿瘤起源中的肯定作用越来越

8、受到重视。如果癌基因如myc诱导的细胞竟争可以在干细胞小生境中发生，那么，细胞竞争对高质量干细胞群体水平的维持将起到关键作用，最终会影响特异组织的修复和再生。干细胞常位于特殊的小生境中，始终维持未分化的状态。但小生境中平均只能容纳2一3个干细胞，而且干细胞平均每天以不对称的方式分裂一次，因此，子代中必须有一个细胞离开