发育生物学第二章生殖干细胞.pdf
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第二章配子发生与发育前的准备
2.1 配子发生
2.1.1原始生殖细胞的起源与决定
2.1.1.1不对称分裂与生殖细胞的起源
2.1.1.2染色体消减
2.1.1.3极质、极粒与生殖细胞决定
2.1.1.4极粒的主要成分与母体效应基因
2.1.1.5脊椎动物生殖细胞的决定
2.1.2雌雄配子的发生过程
2.2 发育前的准备
2.2.1核仁扩增与rRNAs储备
2.2.2灯刷染色体与RNA转录
2.2.3滋养细胞与母体效应基因的活动
2.3 亲缘印迹(parental imprinting)
2.1 配子发生
• 配子发生涉及到原始生殖细胞起源的方式、途
径，参与调控、决定的有关基因。
• 原始生殖细胞独立于性腺原基产生，但必须迁
入性腺后才能完成增殖、生长和成熟等发育阶
段。
2.1.1原始生殖细胞的起源与决定
动物卵裂有多种方式和类型，因种类不
同而存在明显的差异。然而，无论采用哪种
卵裂方式，通过细胞不断分裂和增殖最终将
导致细胞之间的分化，首先是原始生殖细胞
从胚细胞中分化出来。
不对称细胞分裂能使所产生的两个子细胞出
现发育途径的分歧；
部分卵裂球内发生染色体消减而另一部分则
保持完整会直接导致体细胞与种系细胞之间
的分化；
某些母体效应基因的转录、表达产物在卵子
内局部差异分布对原始生殖细胞的形成具决
定作用。
2.1.1.1不对称细胞分裂与生殖细胞的起源
在某些动物的受精卵中，母体效应基因的产物如
RNA和蛋白质所组成的RNP颗粒等发育决定因子呈
不均匀的区域分布。当卵裂时，这些决定因子被不
均等地分配到子细胞中，导致两个细胞具有不同的
发育潜能并朝着不同方向演变。这种细胞分裂方式
称为不对称细胞分裂。
在卵裂早期，每一次不对称分裂产生一个
建立者细胞(Founder cell)和一个干细胞
(stem cell)。前者将朝被决定的方向产生分
化的细胞后代(体细胞或生殖细胞)，后者则
继续通过不对称分裂形成新的建立者细胞
和干细胞。
这些建立者细胞是由卵子内的发育决定因
子预先决定的，其子细胞将按既定的发育
程序进行自主发育，不受环境变化的影响。
角贝的受精卵在第一次卵裂前期，于植物极伸出一
个突起的泡状结构，称为极叶(Polar lobe) 。第一次
卵裂完成后，一个子细胞得到全部极叶的细胞质，
另一个子细胞则不含极叶成分。第二次卵裂同样进
行。
经过多次卵裂之后，凡获得含极叶细胞质的子细胞
将分化成原始的生殖细胞，而不含极叶细胞质的子
细胞将朝体细胞的方向分化。
通过角贝卵裂过程中极叶的形态变化可以直接跟踪
观察和证明不对称细胞分裂与原始生殖细胞起源之
间的因果关系。
2.1.1.2染色体消减
马蛔虫(Parascaris equorum) 2n=4 ，是染色体数最
少的一种多细胞动物。虽同为线虫，但马蛔虫原
始生殖细胞的发生走的是另一条不同的途径。
1904年，T.Boveri发现马蛔虫第二次卵裂前中期，
动物极分裂球的染色体碎裂成断片且大多丢失，
原来的染色体仅一部分保留下来。这种现象称染
色体消减(Chromosome diminution) 。这些细胞因
此丢失了许多基因(Tobler et al., 1972) 。与此同时，
植物极分裂球的染色体却保持完整。
第三次分裂时，动物极细胞沿子午线分裂而植
物极细胞仍沿赤道板分裂。然而第三次卵裂之
前，靠近动物极的那个植物分裂球在分裂后期
同样要进行染色体消减，故4细胞期唯有最植物
极那个细胞才具有完整的染色体组。
经过4次卵裂形成16个细胞后，其中仅2个细胞
保持4条染色体完整，将成为生殖干细胞；其余
细胞均含有消减染色体，便成为建立者细胞，
朝体细胞的方向分化发育。
Boveri并不满足于种系细胞发生的形态观察，他
还推测植物极细胞质区域内可能存在阻止染色体
消减的决定因子。假若如此的话，偶然进入该细
胞质区内的任何细胞核将避免染色体消减出现。
于是Boveri (1910)对马蛔虫受精卵在第一次卵裂
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