细胞生物学进展思考题 - 图文

约5?m，是细胞的触角或感受器，既能感受化学刺激，又能感受机械刺激。 ? R点、检验点、G0的概念辨析（是非判断） ? R点、 ? 检验点、

? G0、

? 写出下列缩写的中、英文全称：

? MCM、minichromosome maintenance proteins，微小染色体维持蛋白 ? CDK、cyclin-dependent kinase，周期蛋白依赖性激酶

? CKI、cell-cycle inhibitors or CDK inhibitors (CKI or CDKI)细胞周期的核心抑制因子，细

胞周期蛋白激酶抑制因子 ? APC、Anaphase Promoting Complex，周期小体

? CCCCCCC or 7C超级大统一周期模型：

? The Cilium-Centriole-Centrosome-Circadian Clock-Cell Cycle

? 原纤毛-中心粒-中心体周期 The Cilium-Centriole-Centrosome Cycle (CCCC)

9 Cancer cell biology & cancer genomics

? Cancer cell biology:以癌细胞泛指各种恶性肿瘤的产生根源，将癌细胞群体作为具有寄

生性的物种进行研究的学科。 ? Cancer cell biology在细胞生物学整体研究领域中具有不可替代的价值。癌细胞是研究

各种正常细胞不可替代的对照和突破口。 ?

癌或恶性肿瘤的三定律（三大特征）：1，恶性细胞的基因组具有显著的不稳定性； 2，恶性细胞的表型具有明显异常的改变； 3，恶性肿瘤的组织行为具有明显异常的改变

? 癌细胞本质：基因组不稳定 ? 蛋白质组不稳定 ? 糖组不稳定 ? 癌细胞不稳定

当代学科新进展对癌症的重新认识

1，癌症不单纯是基因突变病。

2，癌症的发生和演进以整个细胞为单位：

3，必须从基因组学、蛋白质组学和糖组学的整体视角开辟攻克癌症的新途径。

最危险的DNA维护故障：

? 1，DSBs ? HR故障 ? 染色体畸变

? 2，DSBs ? non-homologous end-joining (NHEJ)故障 ? 染色体畸变

? 3，端粒维护缺陷、端粒磨损丢失?细胞将端粒误认做DSBs ?染色体畸变：end-to-end

chromosome fusions、环状染色体、染色体内部再复制（endoreduplication）等

? 一个未修复DSB足以诱导凋亡：不怕不修复，就怕错修复！

? 重大发现：H2AX是抑癌基因：

思考题：何种打击有如此威力、同时多点破坏整条染色体？

? 1,分裂期而非间期的电离辐射(ionizing radiation)

? 2,端粒磨损丢失后所致染色体末端粘连和染色体桥的分裂期断裂循环

(breakage-fusion-bridge cycle)

? 3,S期多个复制叉受阻的染色体进入分裂期

? 4,S期细胞与M期细胞融合?以类似于premature chromosome compaction（PCC,早熟

染色体凝集,是体外实验的人工现象）的机制破碎:符合癌症的细胞融合起源假说,但不能解释为何只累及个别染色体 填空题

在正常成体细胞内，端粒的两大生物学作用是（防止DNA复制时因末端缩短而丢失信息）和（防止染色体末端之间的融合或重组），二者中更重要的是（防止染色体末端之间的融合或重组）。

端粒隐藏着细胞的四大核心秘密

§ 第一大秘密: End-replication problem： § 第二大秘密:

§ 细胞如何定义或区分端粒与DSB？即端粒为何能稳定存在，而DSB却必须被修

复？

§ 第三大秘密: 端粒与间期核内染色体空间定位和定位记忆 § 第四大秘密: 端粒与DNA永生化链假说

§ DNA永生化链的存在条件(两大必要条件)：

? 1，不对称细胞分裂：中心体和染色体均需要有不对称的分子标识。

? 染色体如何被不对称标识？与端粒有关吗？

? 新假说：与中心粒的不对称标识和中心粒DNA序列的不对称复制方向

有关。

? 2，同源重组必须受到抑制。

? 推论：DSB引发的HR可以成为磨损DNA永生化链的分子钟：具有复

制钟和年代钟的双重功效！ ? DNA永生化链：复制钟；DSB：年代钟 ? 二者通过HR整合 ? 再通

过端粒进一步整合？HR：与DSB有关，则是年代钟；与S期有关，则是复制钟

? 胚胎干细胞和原始生殖系细胞为何表达端粒酶？

? 为了将胚胎/生殖干细胞的端粒初始化(格式化)到最长的状态，并以此作

为DNA永生化链的定义，以及复制钟的计时零点?每个胚胎或生殖干细胞分得一份永生化链，成为具有永生性的多能干细胞。

? 成体细胞、包括成体干细胞为何不表达端粒酶，或者即使表达，其端粒酶也不行使端粒

延长功能？ ? 为了使端粒的复制钟功能显现出来，从而防癌。

? 成体干细胞为何通过保留DNA永生化链而非保留端粒酶活性的方式，维持自我更新能

力？ 为了使基于DSB-HR的年代钟与复制钟双重计时功能显现出来,从而防癌；但又可限制、却不牺牲成体干细胞的自我更新能力?成体只需更新无需扩增。

§ 癌基因组学(Cancer genomics, or Oncogenomics):以正常细胞的基因组为对照，通过大规模DNA测序，研究各种类型癌细胞和来自不同个体的同一类型癌细胞的基因组特征. § What are cancer signatures?三大要素：癌症签迹 § 1,不同癌症有不同signatures； § 2,每种癌症有多种signatures；

§ § § § 3,每种signature均由多个特征共同构成，故此是一种“组学”概念。 能够检测Circulating tumor cells (CTC)的技术 意义重大：基础研究、（早期）诊断、转移防治

循环血中出现癌细胞的病例极多，却被低估或漏检，严重影响癌症的根治。

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§ 难度极大：Detect as few as one cancer cell per 10haematologic cells in the blood of

patients with metastatic cancer./而且大多数循环癌细胞不是癌干细胞，不能建立转移灶。 § 存在阻碍学科进展的技术瓶颈：只有检测出每个病人潜在的循环癌细胞，才能降服癌蛰

伏！ § ：循环系统中的癌细胞与骨髓细胞或血细胞的区别是什么？

§ 1，形态区别：一般而言癌细胞的体积比血细胞大?该指标有例外，且不易定量测定。 § 2，癌细胞共有、血细胞没有的高丰度标记物：

§ keratin ? 反映癌细胞的上皮组织本质，但因为不是细胞表面蛋白，

无法检测活细胞。

§ EpCAM (epithelial cell adhesion molecule) ? 反映癌细胞的上皮组

织本质，是细胞表面蛋白，可检测活细胞。

§ 3，血细胞共有、癌细胞没有的高丰度标记物：

§ CD45 ? 血细胞特有的细胞表面巨大粘蛋白，参与免疫突触的形成，

易被抗体识别。 § 4，microRNAs：每种癌细胞都有独特的miRNA表达谱，分为促癌miRNA和抑癌miRNA

§ 尚无对应的高效率高灵敏度检测方法 § 5, 本质性差异：癌细胞为非整倍体，正常细胞主要为二倍体

§ 尚无对应的高效率高灵敏度检测方法

§ 微流体芯片技术的新突破：microfluidic (?lab-on-a-chip‘) device (the ?CTC-chip‘）检测

循环癌细胞 能从10亿个血细胞中检测出一个癌细胞，理论上还能收获活的癌细胞。 § § § §

某些经典癌基因和抑癌基因具有独特的双重属性,可称其为生-亡耦合分子,其特征为： 1）既能促癌、又能抑癌；

2)既能活化增殖通路、又能活化死亡通路；

3）既能推动细胞周期的行进，又具有周期阻断作用；

§ 4）与细胞周期检验点有密切关系；

§ 5）正常时具有维护基因组稳定性的功能，突变或失调时导致基因组不稳定性。

? 1, 写出下列缩写的中/英文全称： ? LOH, Loss of heterrozygote杂合缺失

? SSB,

? TIF, telomere dysfunction–induced foci/端粒失能诱生位点 ? CTC, Circulating tumor cells循环系统中的癌细胞 ? TSG 抑癌基因（tumor suppressor genes,TSGs） ?

? 2, 名词解释：

? Loss of heterozygosity; 是指肿瘤遗传中，某一肿瘤抑制基因，隐性基因或一个基因缺失由亲代遗

传而来，受精卵及由此而来的体细胞都是杂合子，此时如果体细胞再次发生遗传损伤，造成野生型显性基因突变或缺失形成隐性纯合子或者半合子，从而引起细胞癌变。这就是杂合性丢失。

? Hayflick limit (Hayflick limitation) ; The Hayflick limit（Hayflick界限：正常已分化细

胞体外培养的寿命有限，如人二倍体细胞在体外按1:2传至40~60代后衰老死亡/小鼠细胞传20代） ?该界限可能是假象，且与端粒缩短的关系不明确. ? chromothripsis染色体碎接

? 某些恶性细胞克隆只是起因于一次打击或一次事件！突破了癌症发生的中心教条，即多

次打击或多致癌因素长年累加致癌理论！ ? 一次灾难性打击?整条染色体（1条或2-3条）多段破碎?重新随机NHEJ(非同源末端

连接)?形成具有成百上千种结构异常的衍生染色体?一次性癌症发生 ? 3, 列表比较原癌基因和抑癌基因的特点。

?

? 4, What are the new markers of cell aging?

? 1, TIFs（telomere dysfunction–induced foci/端粒失能诱生位点）定义：?H2AX在端粒

上的共定位。 ? 2, 53BP1（p53 binding protein 1）在端粒上的共定位: ?H2AX和53BP1均是DSB标记

物?端粒被衰老细胞判定为DSB样危险物 ? 启动下述途径：

198115

? 3，ATM途径活化：ATM (Ser)与p53(Ser)磷酸化所代表的ATM与p53活化。 ? 4，p16INK4A和p21CIP1上调：细胞周期阻滞。

? 5，基因组广泛异染色质化：marker为组蛋白H3 Lys9二甲基化和三甲基化? 细胞衰

老性死亡。 ?

? 5, 癌细胞或恶性细胞的本质特征是什么？

癌或恶性肿瘤的三定律（三大特征）：1，恶性细胞的基因组具有显著的不稳定性； 2，恶性细胞的表型具有明显异常的改变； 3，恶性肿瘤的组织行为具有明显异常的改变 ? 癌细胞本质：基因组不稳定 ? 蛋白质组不稳定 ? 糖组不稳定 ? 癌细胞不稳定 ?

? 6, 细胞是如何解决“end-replication problem‖的？绘图和讨论两种相关学说：第一种学说与三位科学家荣获2009年诺贝尔奖有关，第二种学说是目前非常热门的研究领域。 ? 1，在端粒处储备大量重复序列?不怕丢?新问题：重复序列如何产生和维护？? 两大候选机制：A 遗传重组、B 逆转录扩增 ? 2,通过逆转录酶扩增和补充DNA末端耗损