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(xì)胞,其中一個細(xì)胞的細(xì)胞核消失后，兩個親代原生質(zhì)的細(xì)胞質(zhì)雜交得到的個體成為胞質(zhì)雜種。
雜種細(xì)胞的基因表達(dá)
有些培養(yǎng)細(xì)胞系保持著原有組織的特征，根據(jù)這項進(jìn)展可以開展一項新的研究：研究雜交細(xì)胞的分化特性的表達(dá)。在這種研究里，具有不同遺傳狀態(tài)的兩種類型的細(xì)胞（各帶有一個選擇性遺傳標(biāo)記）相融合，并在只有雜交細(xì)胞才能生長的培養(yǎng)基里克隆，克隆細(xì)胞系（原始融合細(xì)胞的后代）被用來進(jìn)行特征分析，在許多情況下是用來進(jìn)行染色體組型的分析，以確定每一親本細(xì)胞在雜種細(xì)胞遺傳組成上的貢獻(xiàn)?？梢园言诜只匦员磉_(dá)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(xì)胞與不表現(xiàn)這些特征的細(xì)胞融合的雜種細(xì)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(xì)胞核失去了不表現(xiàn)該特征的親本細(xì)胞的某些染色體后，這些特征又重新表達(dá)。同樣，雜交細(xì)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(xì)胞是四倍體的話，特殊的表型則消失較少。Deisseroth等認(rèn)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(xì)胞和鼠紅白血病（MEL）細(xì)胞融合的雜種細(xì)胞，這種雜種細(xì)胞失去了MEL親本細(xì)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(xì)胞基因組內(nèi)，但不能大量轉(zhuǎn)錄。
2、某些雜種細(xì)胞可以繼續(xù)表達(dá)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(xì)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(xì)胞表型的表達(dá)是不一致的。因此，當(dāng)成纖維細(xì)胞與紅細(xì)胞融合時，在基質(zhì)上生長的細(xì)胞失去了誘導(dǎo)珠蛋白合成的能力；但在懸浮培養(yǎng)的細(xì)胞里，這種特征往往是可以表達(dá)的。
3、因為融合作用，表達(dá)一種分化特征的細(xì)胞可以誘導(dǎo)或激活其它細(xì)胞，表達(dá)它平時不表達(dá)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(xì)胞與小鼠成纖維細(xì)胞或小鼠肝癌細(xì)胞與人白細(xì)胞構(gòu)成的雜種細(xì)胞，分別合成小鼠或人的白蛋白。正如下面要詳細(xì)討論的，在分化特征激活過程中，融合細(xì)胞核內(nèi)染色體的平衡也可能起某種作用。哺乳動物細(xì)胞含有某些因子，它們能夠消除或激活特殊基因的表達(dá)，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(rèn)為，該因子在轉(zhuǎn)錄水平上起作用，雖然研究過的多數(shù)細(xì)胞系統(tǒng)中，還沒有對這種機(jī)制提出過證明。妨礙這一研究領(lǐng)域取得進(jìn)步的主要原因，可能在于雜種細(xì)胞具有混合基因組的復(fù)雜性。在混合細(xì)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(xì)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(xì)胞從混合細(xì)胞群中分離出來，其中幾種技術(shù)都涉及到用熒光激活細(xì)胞的分離法。融合細(xì)胞分析的研究指出，即使不丟失染色體，這些細(xì)胞也會有分化特征的喪失，例如大鼠HTC細(xì)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(xì)胞系）和大鼠BRL-62細(xì)胞（不具誘導(dǎo)特征的細(xì)胞系）融合24小時后，融合細(xì)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(xì)胞的雜種細(xì)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(xì)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(dá)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(xì)胞實驗時，這兩種白蛋白的重新表達(dá)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(rèn)為分化特征的喪失，是通過來自親本成纖維細(xì)胞內(nèi)的一種擴(kuò)散因子起作用的結(jié)果。
細(xì)胞質(zhì)內(nèi)也可能含有激活雜種細(xì)胞基因表達(dá)的因子。Wrighte用大鼠L6成肌細(xì)胞（一種增殖細(xì)胞，可誘導(dǎo)分化和合成胚胎類型細(xì)胞骨架肌球蛋白）和雞的分化的單核肌肉細(xì)胞構(gòu)建了融合細(xì)胞。這種融合細(xì)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(xì)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(xì)胞的基因表達(dá)。Linder等人記述了成熟的鳥類紅細(xì)胞和幾種哺乳動物非紅細(xì)胞所形成的融合細(xì)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(xì)胞質(zhì)能夠明顯地誘導(dǎo)休眠的紅細(xì)胞核再激活，并重新表達(dá)紅細(xì)胞在休眠以前表達(dá)的遺傳程序。
胞質(zhì)雜種和重建細(xì)胞的基因表達(dá)
為了更直接地研究核、質(zhì)相互作用對細(xì)胞核基因表達(dá)變化的作用，運用了“細(xì)胞質(zhì)雜交”（cybridization）和細(xì)胞重建（細(xì)胞核移植）技術(shù)。胞質(zhì)雜種是由一個無核細(xì)胞或去核細(xì)胞與一個完整細(xì)胞融合而成的，開始時這個混合細(xì)胞質(zhì)內(nèi)只含有一個細(xì)胞核。細(xì)胞核的遺傳標(biāo)記（如抗溴脫氧尿苷）和線粒體標(biāo)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(xì)胞是由一個無核細(xì)胞與一個核體（含一個細(xì)胞核、一層薄的細(xì)胞質(zhì)殼及一層細(xì)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(xì)胞。此外，由于建立了確鑿地鑒別和分離這種細(xì)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(jìn)行生化分析。通過胞質(zhì)雜交或細(xì)胞核移植技術(shù)，把細(xì)胞核放入外源細(xì)胞質(zhì)里由此產(chǎn)生細(xì)胞的表型將會發(fā)生什么變化呢？已有報道對此進(jìn)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(xì)胞與分化的大鼠肝癌細(xì)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(xì)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(xì)胞核移植到去核的大鼠肝癌細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)雜種細(xì)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(xì)胞都被激活。雖然這種性能可以傳遞許多代（有的實驗達(dá)100代之多），但它也是不穩(wěn)定的，最終要從所有這些細(xì)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(dāng)?shù)慕忉尅?/p>
3、去核的大鼠肝癌細(xì)胞與小鼠紅白血病細(xì)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(xì)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(xì)胞。還分析了胞質(zhì)雜種具有的胞質(zhì)供體細(xì)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(xì)胞系的細(xì)胞核移植到人成纖維細(xì)胞正常品系的胞質(zhì)體，構(gòu)建了雜種細(xì)胞。對這種雜種細(xì)胞的分析表明，核移植以后基因表達(dá)發(fā)生了無數(shù)的暫時性變化。這類細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞中相當(dāng)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(xì)胞核的幾乎完全相似。這些細(xì)胞的整個形態(tài)學(xué)和詳細(xì)的細(xì)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(xì)胞核供體型的變化。盡管這些變化很快，人們還是認(rèn)為細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞核雜種細(xì)胞為發(fā)現(xiàn)和研究調(diào)節(jié)真核細(xì)胞基因表達(dá)的機(jī)制提供了一個理想的機(jī)會。
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