胞质杂种
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胞质杂种
来自同一种培养的两个原生质体融合产生的细胞,其中一个细胞的细胞核消失后，两个亲代原生质的细胞质杂交得到的个体成为胞质杂种。
杂种细胞的基因表达
有些培养细胞系保持着原有组织的特征，根据这项进展可以开展一项新的研究：研究杂交细胞的分化特性的表达。在这种研究里，具有不同遗传状态的两种类型的细胞（各带有一个选择性遗传标记）相融合，并在只有杂交细胞才能生长的培养基里克隆，克隆细胞系（原始融合细胞的后代）被用来进行特征分析，在许多情况下是用来进行染色体组型的分析，以确定每一亲本细胞在杂种细胞遗传组成上的贡献。可以把在分化特性表达调控上的发现归纳为几个方面。
1、表现分化特性的体细胞与不表现这些特征的细胞融合的杂种细胞里，多数情况下，特殊的分化特性则要消失。然而，一旦融合细胞核失去了不表现该特征的亲本细胞的某些染色体后，这些特征又重新表达。同样，杂交细胞的表型与原来的基因剂量及其比例亦有关系。因此，如果原来“分化”的亲本细胞是四倍体的话，特殊的表型则消失较少。Deisseroth等认为，这种消失是由特异mRNA转录水平降低引起，他们描述了由人成纤维细胞和鼠红白血病（MEL）细胞融合的杂种细胞，这种杂种细胞失去了MEL亲本细胞所特有的诱导珠蛋白合成的能力。他们还用珠蛋白顺序的cDNA探针，证明鼠的珠蛋白DNA顺序存在于杂种细胞基因组内，但不能大量转录。
2、某些杂种细胞可以继续表达某种分化特征，尚不清楚为什么某些分化特征不消失。有一些例子，事实上可能反映了基因剂量效应。杂种细胞的生长方式可能对所观察的特征产生影响，如粘附性形态与红细胞表型的表达是不一致的。因此，当成纤维细胞与红细胞融合时，在基质上生长的细胞失去了诱导珠蛋白合成的能力；但在悬浮培养的细胞里，这种特征往往是可以表达的。
3、因为融合作用，表达一种分化特征的细胞可以诱导或激活其它细胞，表达它平时不表达的某种特化功能。这方面有个精彩的例子，即某些大鼠肝癌细胞与小鼠成纤维细胞或小鼠肝癌细胞与人白细胞构成的杂种细胞，分别合成小鼠或人的白蛋白。正如下面要详细讨论的，在分化特征激活过程中，融合细胞核内染色体的平衡也可能起某种作用。哺乳动物细胞含有某些因子，它们能够消除或激活特殊基因的表达，上面所总结的发现与这个观点是一致的。然而，自从最初发现这些现象以来，很少了解到所假定的那种调节因子的性质和作用方式。多数人在讨论中认为，该因子在转录水平上起作用，虽然研究过的多数细胞系统中，还没有对这种机制提出过证明。妨碍这一研究领域取得进步的主要原因，可能在于杂种细胞具有混合基因组的复杂性。在混合细胞质里，经常发生染色体丢失和其它的畸形现象。
通过检查最初的融合细胞，可以部分解决上面提到的与染色体丢失和重新排列有关的问题。将融合细胞从混合细胞群中分离出来，其中几种技术都涉及到用荧光激活细胞的分离法。融合细胞分析的研究指出，即使不丢失染色体，这些细胞也会有分化特征的丧失，例如大鼠HTC细胞（一种可以用类固醇诱导肝脏特有的酪氨酸氨基转移酶的细胞系）和大鼠BRL-62细胞（不具诱导特征的细胞系）融合24小时后，融合细胞很少或不含有此酶，而且用类固醇处理不发生反应。
对大鼠肝癌-小鼠成纤维细胞的杂种细胞的观察发现，融合12小时后，白蛋白合成能力丧失，而且与基因剂量无关，即用超四倍体的肝癌细胞实验时，也得到同样的结果。大约在融合后8-12天，某些杂种克隆重新表达大鼠白蛋白，再过几天，其中一些克隆又合成小鼠的白蛋白。只是在用超四倍体肝癌细胞实验时，这两种白蛋白的重新表达快得多，并且似乎在某种程度上与基因剂量有关。这些作者们得出结论，认为分化特征的丧失，是通过来自亲本成纤维细胞内的一种扩散因子起作用的结果。
细胞质内也可能含有激活杂种细胞基因表达的因子。Wrighte用大鼠L6成肌细胞（一种增殖细胞，可诱导分化和合成胚胎类型细胞骨架肌球蛋白）和鸡的分化的单核肌肉细胞构建了融合细胞。这种融合细胞不仅合成鸡的肌球蛋白，而且也合成大鼠胚胎和成体微梁肌球蛋白的轻链。正如作者指出的，该结果说明分化晚期的鸡细胞内存在着正调节因子，这种因子显然可以影响到能合成肌球蛋白细胞的基因表达。Linder等人记述了成熟的鸟类红细胞和几种哺乳动物非红细胞所形成的融合细胞内合成珠蛋白mRNA和三种正常类型的成体珠蛋白。虽然没有发现基因组“再程序化”（reprogramming），但是这个结果表明了哺乳动物的细胞质能够明显地诱导休眠的红细胞核再激活，并重新表达红细胞在休眠以前表达的遗传程序。
胞质杂种和重建细胞的基因表达
为了更直接地研究核、质相互作用对细胞核基因表达变化的作用，运用了“细胞质杂交”（cybridization）和细胞重建（细胞核移植）技术。胞质杂种是由一个无核细胞或去核细胞与一个完整细胞融合而成的，开始时这个混合细胞质内只含有一个细胞核。细胞核的遗传标记（如抗溴脱氧尿苷）和线粒体标记（如抗氯霉素）的结合使用，可以把胞质杂种及其后代从未融合的亲本和同核体中分离出来。重建细胞是由一个无核细胞与一个核体（含一个细胞核、一层薄的细胞质壳及一层细胞外膜）融合而成，可以用类似的遗传选择技术分离重建细胞。此外，由于建立了确凿地鉴别和分离这种细胞的技术，现在可以对融合后立即发生的一些变化进行生化分析。通过胞质杂交或细胞核移植技术，把细胞核放入外源细胞质里由此产生细胞的表型将会发生什么变化呢？已有报道对此进行了一系列的介绍。某些著名的例子是：
1、去核的小鼠成纤维细胞与分化的大鼠肝癌细胞融合后，胞质杂种看上去丧失了合成白蛋白的能力。在融合形成后10-20小时，大多数胞质杂种的合成能力被抑制。这是一个明显的暂时现象，因为在融合48小时后又可以检测出大量的白蛋白。由此可以得出结论，合成能力的消失是通过一种短寿命的调节因子实现的。这种因子不能在没有成纤维细胞核的情况下重新产生。这也是与上述异核体的研究结果一致的一个概念。
2、把小鼠成纤维细胞核移植到去核的大鼠肝癌细胞中，发现杂种细胞具有另外一种肝脏特殊功能，即类固醇诱导的酪氨酸氨基转移酶活性的暂时激活，组织化学染色结果表明，几乎所有成功的重建细胞都被激活。虽然这种性能可以传递许多代（有的实验达100代之多），但它也是不稳定的，最终要从所有这些细胞中消失。对这种长期的、但最终不稳定的传递尚缺乏适当的解释。
3、去核的大鼠肝癌细胞与小鼠红白血病细胞融会，在胞质杂种中激活了第二种肝脏特有的酶，即苯丙氨酸羟化酶的合成。在这种实验里，用酪氨酸缺陷型培养基选择胞质杂种，即只有合成所研究的这种酶的细胞才能生长。虽然出现频率很低（10-5--10-6），还是得到了含小鼠基因组、并且合成小鼠苯丙氨酸羟化酶的细胞。还分析了胞质杂种具有的胞质供体细胞系的其它特征。在那些分析过的特征中，仅仅苯丙氨酸羟化酶可以诱导。
4、把转化的小鼠细胞系的细胞核移植到人成纤维细胞正常品系的胞质体，构建了杂种细胞。对这种杂种细胞的分析表明，核移植以后基因表达发生了无数的暂时性变化。这类细胞可大量构建，而且可以用一系列形态学、遗传学和免疫学手段加以明确鉴定。双向凝胶电泳技术分析杂种细胞内合成的蛋白质表明，发生融合3小时之后便可以检测出由细胞核指导的多肽合成。在这样早期检测出来的几种小鼠多肽是其亲本细胞中相当次要的多肽种类。一些其它多肽的合成只有在融合许多小时后才被检测出来。然而，大约在核移植后48小时，蛋白质合成的类型与亲本供体细胞核的几乎完全相似。这些细胞的整个形态学和详细的细胞骨架结构，发生了由人的胞质体供体型向小鼠细胞核供体型的变化。尽管这些变化很快，人们还是认为细胞质，细胞核杂种细胞为发现和研究调节真核细胞基因表达的机制提供了一个理想的机会。
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