胞質(zhì)雜種
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胞質(zhì)雜種
來自同一種培養(yǎng)的兩個原生質(zhì)體融合產(chǎn)生的細胞,其中一個細胞的細胞核消失后，兩個親代原生質(zhì)的細胞質(zhì)雜交得到的個體成為胞質(zhì)雜種。
雜種細胞的基因表達
有些培養(yǎng)細胞系保持著原有組織的特征，根據(jù)這項進展可以開展一項新的研究：研究雜交細胞的分化特性的表達。在這種研究里，具有不同遺傳狀態(tài)的兩種類型的細胞（各帶有一個選擇性遺傳標記）相融合，并在只有雜交細胞才能生長的培養(yǎng)基里克隆，克隆細胞系（原始融合細胞的后代）被用來進行特征分析，在許多情況下是用來進行染色體組型的分析，以確定每一親本細胞在雜種細胞遺傳組成上的貢獻?？梢园言诜只匦员磉_調(diào)控上的發(fā)現(xiàn)歸納為幾個方面。
1、表現(xiàn)分化特性的體細胞與不表現(xiàn)這些特征的細胞融合的雜種細胞里，多數(shù)情況下，特殊的分化特性則要消失。然而，一旦融合細胞核失去了不表現(xiàn)該特征的親本細胞的某些染色體后，這些特征又重新表達。同樣，雜交細胞的表型與原來的基因劑量及其比例亦有關(guān)系。因此，如果原來“分化”的親本細胞是四倍體的話，特殊的表型則消失較少。Deisseroth等認為，這種消失是由特異mRNA轉(zhuǎn)錄水平降低引起，他們描述了由人成纖維細胞和鼠紅白血病（MEL）細胞融合的雜種細胞，這種雜種細胞失去了MEL親本細胞所特有的誘導(dǎo)珠蛋白合成的能力。他們還用珠蛋白順序的cDNA探針，證明鼠的珠蛋白DNA順序存在于雜種細胞基因組內(nèi)，但不能大量轉(zhuǎn)錄。
2、某些雜種細胞可以繼續(xù)表達某種分化特征，尚不清楚為什么某些分化特征不消失。有一些例子，事實上可能反映了基因劑量效應(yīng)。雜種細胞的生長方式可能對所觀察的特征產(chǎn)生影響，如粘附性形態(tài)與紅細胞表型的表達是不一致的。因此，當成纖維細胞與紅細胞融合時，在基質(zhì)上生長的細胞失去了誘導(dǎo)珠蛋白合成的能力；但在懸浮培養(yǎng)的細胞里，這種特征往往是可以表達的。
3、因為融合作用，表達一種分化特征的細胞可以誘導(dǎo)或激活其它細胞，表達它平時不表達的某種特化功能。這方面有個精彩的例子，即某些大鼠肝癌細胞與小鼠成纖維細胞或小鼠肝癌細胞與人白細胞構(gòu)成的雜種細胞，分別合成小鼠或人的白蛋白。正如下面要詳細討論的，在分化特征激活過程中，融合細胞核內(nèi)染色體的平衡也可能起某種作用。哺乳動物細胞含有某些因子，它們能夠消除或激活特殊基因的表達，上面所總結(jié)的發(fā)現(xiàn)與這個觀點是一致的。然而，自從最初發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象以來，很少了解到所假定的那種調(diào)節(jié)因子的性質(zhì)和作用方式。多數(shù)人在討論中認為，該因子在轉(zhuǎn)錄水平上起作用，雖然研究過的多數(shù)細胞系統(tǒng)中，還沒有對這種機制提出過證明。妨礙這一研究領(lǐng)域取得進步的主要原因，可能在于雜種細胞具有混合基因組的復(fù)雜性。在混合細胞質(zhì)里，經(jīng)常發(fā)生染色體丟失和其它的畸形現(xiàn)象。
通過檢查最初的融合細胞，可以部分解決上面提到的與染色體丟失和重新排列有關(guān)的問題。將融合細胞從混合細胞群中分離出來，其中幾種技術(shù)都涉及到用熒光激活細胞的分離法。融合細胞分析的研究指出，即使不丟失染色體，這些細胞也會有分化特征的喪失，例如大鼠HTC細胞（一種可以用類固醇誘導(dǎo)肝臟特有的酪氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶的細胞系）和大鼠BRL-62細胞（不具誘導(dǎo)特征的細胞系）融合24小時后，融合細胞很少或不含有此酶，而且用類固醇處理不發(fā)生反應(yīng)。
對大鼠肝癌-小鼠成纖維細胞的雜種細胞的觀察發(fā)現(xiàn)，融合12小時后，白蛋白合成能力喪失，而且與基因劑量無關(guān)，即用超四倍體的肝癌細胞實驗時，也得到同樣的結(jié)果。大約在融合后8-12天，某些雜種克隆重新表達大鼠白蛋白，再過幾天，其中一些克隆又合成小鼠的白蛋白。只是在用超四倍體肝癌細胞實驗時，這兩種白蛋白的重新表達快得多，并且似乎在某種程度上與基因劑量有關(guān)。這些作者們得出結(jié)論，認為分化特征的喪失，是通過來自親本成纖維細胞內(nèi)的一種擴散因子起作用的結(jié)果。
細胞質(zhì)內(nèi)也可能含有激活雜種細胞基因表達的因子。Wrighte用大鼠L6成肌細胞（一種增殖細胞，可誘導(dǎo)分化和合成胚胎類型細胞骨架肌球蛋白）和雞的分化的單核肌肉細胞構(gòu)建了融合細胞。這種融合細胞不僅合成雞的肌球蛋白，而且也合成大鼠胚胎和成體微梁肌球蛋白的輕鏈。正如作者指出的，該結(jié)果說明分化晚期的雞細胞內(nèi)存在著正調(diào)節(jié)因子，這種因子顯然可以影響到能合成肌球蛋白細胞的基因表達。Linder等人記述了成熟的鳥類紅細胞和幾種哺乳動物非紅細胞所形成的融合細胞內(nèi)合成珠蛋白mRNA和三種正常類型的成體珠蛋白。雖然沒有發(fā)現(xiàn)基因組“再程序化”（reprogramming），但是這個結(jié)果表明了哺乳動物的細胞質(zhì)能夠明顯地誘導(dǎo)休眠的紅細胞核再激活，并重新表達紅細胞在休眠以前表達的遺傳程序。
胞質(zhì)雜種和重建細胞的基因表達
為了更直接地研究核、質(zhì)相互作用對細胞核基因表達變化的作用，運用了“細胞質(zhì)雜交”（cybridization）和細胞重建（細胞核移植）技術(shù)。胞質(zhì)雜種是由一個無核細胞或去核細胞與一個完整細胞融合而成的，開始時這個混合細胞質(zhì)內(nèi)只含有一個細胞核。細胞核的遺傳標記（如抗溴脫氧尿苷）和線粒體標記（如抗氯霉素）的結(jié)合使用，可以把胞質(zhì)雜種及其后代從未融合的親本和同核體中分離出來。重建細胞是由一個無核細胞與一個核體（含一個細胞核、一層薄的細胞質(zhì)殼及一層細胞外膜）融合而成，可以用類似的遺傳選擇技術(shù)分離重建細胞。此外，由于建立了確鑿地鑒別和分離這種細胞的技術(shù)，現(xiàn)在可以對融合后立即發(fā)生的一些變化進行生化分析。通過胞質(zhì)雜交或細胞核移植技術(shù)，把細胞核放入外源細胞質(zhì)里由此產(chǎn)生細胞的表型將會發(fā)生什么變化呢？已有報道對此進行了一系列的介紹。某些著名的例子是：
1、去核的小鼠成纖維細胞與分化的大鼠肝癌細胞融合后，胞質(zhì)雜種看上去喪失了合成白蛋白的能力。在融合形成后10-20小時，大多數(shù)胞質(zhì)雜種的合成能力被抑制。這是一個明顯的暫時現(xiàn)象，因為在融合48小時后又可以檢測出大量的白蛋白。由此可以得出結(jié)論，合成能力的消失是通過一種短壽命的調(diào)節(jié)因子實現(xiàn)的。這種因子不能在沒有成纖維細胞核的情況下重新產(chǎn)生。這也是與上述異核體的研究結(jié)果一致的一個概念。
2、把小鼠成纖維細胞核移植到去核的大鼠肝癌細胞中，發(fā)現(xiàn)雜種細胞具有另外一種肝臟特殊功能，即類固醇誘導(dǎo)的酪氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性的暫時激活，組織化學(xué)染色結(jié)果表明，幾乎所有成功的重建細胞都被激活。雖然這種性能可以傳遞許多代（有的實驗達100代之多），但它也是不穩(wěn)定的，最終要從所有這些細胞中消失。對這種長期的、但最終不穩(wěn)定的傳遞尚缺乏適當?shù)慕忉尅?/p>
3、去核的大鼠肝癌細胞與小鼠紅白血病細胞融會，在胞質(zhì)雜種中激活了第二種肝臟特有的酶，即苯丙氨酸羥化酶的合成。在這種實驗里，用酪氨酸缺陷型培養(yǎng)基選擇胞質(zhì)雜種，即只有合成所研究的這種酶的細胞才能生長。雖然出現(xiàn)頻率很低（10-5--10-6），還是得到了含小鼠基因組、并且合成小鼠苯丙氨酸羥化酶的細胞。還分析了胞質(zhì)雜種具有的胞質(zhì)供體細胞系的其它特征。在那些分析過的特征中，僅僅苯丙氨酸羥化酶可以誘導(dǎo)。
4、把轉(zhuǎn)化的小鼠細胞系的細胞核移植到人成纖維細胞正常品系的胞質(zhì)體，構(gòu)建了雜種細胞。對這種雜種細胞的分析表明，核移植以后基因表達發(fā)生了無數(shù)的暫時性變化。這類細胞可大量構(gòu)建，而且可以用一系列形態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)和免疫學(xué)手段加以明確鑒定。雙向凝膠電泳技術(shù)分析雜種細胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)表明，發(fā)生融合3小時之后便可以檢測出由細胞核指導(dǎo)的多肽合成。在這樣早期檢測出來的幾種小鼠多肽是其親本細胞中相當次要的多肽種類。一些其它多肽的合成只有在融合許多小時后才被檢測出來。然而，大約在核移植后48小時，蛋白質(zhì)合成的類型與親本供體細胞核的幾乎完全相似。這些細胞的整個形態(tài)學(xué)和詳細的細胞骨架結(jié)構(gòu)，發(fā)生了由人的胞質(zhì)體供體型向小鼠細胞核供體型的變化。盡管這些變化很快，人們還是認為細胞質(zhì)，細胞核雜種細胞為發(fā)現(xiàn)和研究調(diào)節(jié)真核細胞基因表達的機制提供了一個理想的機會。
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