发育和疾病中的细胞极性——

CELL POLARITY

 IN DEVELOPMENT AND DISEASE

 

作者:  Douglas W.Houston

出版:  Academic Press

索书号:Q25/C393/2018/Y

ISBN  978-0-12-802438-6

藏书地点:武大外教中心

 

细胞极性指细胞、细胞群、组织或个体所表现的沿着一个方向的,各部分彼此相对两端具有某些不同的形态特征或者生理特征的现象。如果一个细胞的亚细胞结构或者分子总是沿某个或某几个轴呈不对称分布,这样的细胞就具有极性。

细胞极性对于许多生物学过程和功能都是非常重要的,卵细胞的极性对于胚胎发育至关重要,上皮组织的细胞呈现明显的极性,即细胞的两端在结构和功能上具有明显的差别。上皮细胞的一面朝向身体表面或有腔器官的腔面,称游离面;与游离面相对的另一面朝向深部的结缔组织,称基底面。柱状上皮细胞顶端和基底端的形态和结构的差别保障了它们的外分泌、吸收和屏障等功能;细胞运动迁移也依赖于细胞的极性化。细胞极性的形成由细胞骨架体系导,在非极性的诱源刺激下,细胞骨架体系重新组织,并导致各分子成分不对称分布。

极性细胞器是指细胞器在行使功能上代谢物的流向是一定的,单向的,同时,在结构上,细胞器的一侧和另一侧明显不同,也表现出方向性。

最典型的例子就是高尔基体它是蛋白质进行糖基化等加工的场所,蛋白质在其内部流向是单向的,同时在结构上,蛋白质的进入的一面和离开的一面有明显不同,表现为极性。

高尔基体可分为几个不同的功能区室。

①靠近内质网的一面是由一些管状囊泡形成的网络结构,通常将这一面称为顺面(cis face) 称形成(forming face)。由于顺面是网络结构,所以又称顺面高尔基网络(cis Golgi network,CGN)。从功能上看,CGN被认为是初级分选站(primarily sorting station),负责对从ER转运来的蛋白质进行鉴别,决定哪些需要退回,哪些可以进入下一站。

②高尔基体中间膜囊(medial Golgi) 由扁平囊和管道组成,形成不同的区室, 但功能上是连续的、完整的膜体系。多数糖基修饰、糖脂的形成、以及与高尔基体有关的多糖的合成都发生在中间膜囊中。

③反面高尔基网络 (trans Golgi networkTGN),是高尔基复合体最外面一侧的管状和小泡状物质组成的网络结构,它是高尔基复合体的组成部分,并且是最后的区室。蛋白质的运输信号在此被特异的受体接受,进行分拣,集中,形成不同的分泌小泡,被运送到不同的地点。因此,它的主要功能是参与蛋白质的分类与包装,并输出高尔基体。某些“晚期”蛋白质的分类与包装也发生在TGN中。

卵母细胞(oocyte)是指在卵子发生过程中进行减数分裂的卵原细胞。分为初级卵母细胞、次级卵母细胞和成熟的卵母细胞,它们分别是卵原细胞分化和DNA复制分裂后产生、第一次减数分裂和第二次减数分裂的产物。在高等生物上,卵细胞是由卵巢所产生的。所有哺乳类在出生时,卵巢内已经有未成熟的卵细胞存在,而且在出生后卵子数目不会增加。卵子和精子结合受精便形成受精卵,即一个新生命的开始。一些动物(例如鸟类)是进行体内受精的,而另一些动物(例如大部份的鱼类)则是进行体外受精。对人类的繁衍而言,必不可少的要数卵子了。卵子是人体最大的细胞,也是女性独有的细胞,是产生新生命的母细胞。

Wnt信号传导途径是由配体蛋白质Wnt和膜蛋白受体结合激发的一组多下游通道的信号转导途径。经此途径,通过细胞表面受体内段的活化过程将细胞外的信号传递到细胞内。Wnt是遗传学领域的首字母缩写,代表“Wingless / Integrated”。Wnt 信号途径在细胞间呈现两种信号传导方式:胞间交流(旁分泌)或者自体细胞的交流(自分泌)。Wnt 信号通路在动物间存在遗传学上的高度保守性,不同的动物物种间极为相似。

1982年,Wnt基因首次在小鼠乳腺癌中发现,由于此基因激活依赖小鼠乳腺癌相关病毒基因的插入,因此,当时被命名为Int1基因。之后的研究表明,Int1基因在小鼠正常胚胎发育中发挥重要作用,与果蝇的无翅(Wingless)基因功能相似,均可控制胚胎的轴向发育。 [1]  此后大量研究提示Int1基因在神经系统胚胎发育中的重要性。因两者基因与蛋白功能的相似性,研究者将WinglessInt1合并,赋名为Wnt基因。人Wnt基因定位于12q13。在胚胎发育中,Wnt基因调控的重要信号传导系统统称为Wnt通路。

形态发生指生物发生中产生新的形态过程。形态形成在许多情况下除了具有高级结构的蛋白质和病毒外,把细胞构成因素以上的单位作为形态变化的问题。根据这种涵义,形态形成是高级的复合过程,可大致把它分为生长、分化、形态形成活动等来进行考察。形态形成常伴有一方面的部分退变,这种情况显著地表现为变态和细胞的死亡。

《发育和疾病中的细胞极性》一书于2018年由Academic Press出版,编者是Douglas W.Houston

Douglas W.Houston是爱荷华大学教授。他的研究集中在发育生物学的一个核心问题上:单细胞卵子如何分化成包含许多不同细胞和组织类型的有机体。他和他的实验室以青蛙胚胎为模型生物,分离出许多在卵细胞功能关键通路中具有潜在作用的新基因,包括参与PGC形成、形态形成、TGF-betaWnt生长因子信号传导的基因。

细胞发育和疾病中的极性提供了对常见疾病的基本分子机制的见解,这些疾病是由于失去有序的组织和内在极性而产生的。包括影响肺和肾高度极化上皮组织的疾病,以及在癌症发生和发展过程中细胞极性的丢失和增加。CELL POLARITY IN DEVELOPMEN AND DISEASE为理解极性生物学提供了一个基本的资源,为那些想要将细胞极性作为转化医学研究目标的人提供了一个起点。

1、提供细胞极性疾病和发育的基础科学知识;

2、包括影响肺和肾极化上皮组织的疾病,也包括癌症的进展;

3、包括细胞极性研究的历史背景,为未来潜在的突破;

《发育和疾病中的细胞极性》一书通过收录卵母细胞发育中的细胞极性;细胞多能性:细胞极性与它的关系;Wnt 成型素引起的细胞极性和细胞不对称分裂;形态发生过程中的细胞极性:平面细胞极性;发育和疾病过程中极性的细胞膜运输:从上皮细胞极性到癌症细胞入侵;平面细胞极性与神经系统发育和疾病的细胞生物学;纤毛上皮细胞的平面细胞极性这7篇研究文章,向读者展示了细胞极性在细胞发育,组织生长及发育和疾病各个方面的功能。另外还有一下特点:

1、 内容详实,涉及的方面详尽。不但让读者全方位的了解了细胞极性的概念和功能,并将它与生物体的发育和疾病联系起来,更有实际意义。

2、 收编的都是细胞生物学领域最新、最优的论文,让读者掌握最新的研究结果,了解最前沿的生物学知识。

3、 本书还具有很强的专业性,书中的每个章节都是由不同的专业研究人士提供,他们都是致力于该领域的最新研究,让我们在短时间内了解更全面,更专业的资料。

 

 

 

 

本书目录:

1、 卵母细胞发育中的细胞极性

2、 细胞多能性:细胞极性与它的关系

3、 Wnt 成型素引起的细胞极性和细胞不对称分裂

4、 形态发生过程中的细胞极性:平面细胞极性

5、 发育和疾病过程中极性的细胞膜运输:从上皮细胞极性到癌症细胞入侵

6、 平面细胞极性与神经系统发育和疾病的细胞生物学

7、 纤毛上皮细胞的平面细胞极性