发育生物学课件第四章、配子发生.ppt

第四章 配子发生 gametogenesis Aug 30 2006 第一节 生殖细胞的发生和迁移 一 生殖质与原始生殖细胞A 生殖细胞从体细胞分离而来B 生殖细胞从受精卵第一次卵裂时就已经分出特殊的细胞质 生殖质预定原始生殖细胞 原始生殖细胞 PGC 爪蟾 在卵的植物极果蝇 极粒在果蝇卵的后端局限化分布线虫 P颗粒鸟类和哺乳类没有生殖质 一般认为原始生殖细胞 PGCs primordialgermcells 由生殖质形成 生殖质位于卵子的植物极 生殖细胞的命运可以由卵中特定的生殖质所决定 PGC与生殖嵴来源不同 1 线虫原生殖细胞的命运决定于Pie 1 Pie 1编码核蛋白 其缺失导致P1 P4也向体细胞命运分化 线虫未受精卵中有一种均匀分布于整个卵质中的P颗粒 受精后P颗粒集中位于预定胚胎后部 第一次卵裂时形成一个AB大细胞和一个含有P颗粒的P1小细胞 P4细胞是所有生殖细胞的始祖细胞 细胞质内含有所有原来卵质中的P颗粒 生殖细胞最初的分化开始于P4细胞 SegregationofP granulesintotheGermLineLineageoftheC elegansEmbryo 2 果蝇的原生殖细胞的命运决定于后部极质 决定果蝇原生殖细胞的命运的基因 germcell less gcl 在卵的生成过程中由营养细胞转录 受精后翻译的蛋白定位在极质中 其缺失导致无生殖细胞 Oskar 其母体mRNA定位在极质中 它的表达量影响极细胞的数量 如1copyofoskar 10 15polecells 2copies 35polecells 4copies 50polecells 它还影响极细胞的定位 果蝇原生殖细胞的迁移 3 两栖动物生殖细胞命运也决定于生殖质 无尾类的生殖质虽无膜包围 但有明显的界限 一般呈直径5 12um的小斑 由许多生殖颗粒所组成 GermPlasmattheVegetalPoleofFrogEmbryos 将吸管插入盘舌蟾的受精卵或四细胞期的胚胎的植物极 吸去约占卵体积1 4的细胞质 结果在能变态的蝌蚪生殖腺中没有或只有少量的生殖细胞 Ikenishi等 1986 将含生殖质的植物极细胞注入从32细胞期分离出的单个体细胞分裂球中 并将此细胞以3H 胸腺嘧啶标记 然后注入到神经胚中 结果这种标记的细胞发育为PGCs 并可随宿主胚胎的PGCs一起迁移到生殖嵴中 如果用紫外线照射豹蛙或林蛙的动物极 则对生殖细胞的形成没有影响 但照射植物极后 形成的蝌蚪中生殖细胞明显减少 有的可减少90 爪蟾PGCs迁移与kenesin likeprotein有关 移动时 先伸出一伪足 在收缩尾部时 多卵黄的细胞质进入伪足中 迁移路线 植物极 囊胚腔内胚层表面 形成PGC 幼虫肠后部聚集 沿肠背部迁移至中肠上部的生殖嵴中 每个生殖嵴有 30PGC 迁移 4 鸟类生殖细胞 鸟类的PGC最早起源于明区中央的上胚层细胞 在原肠作用中迁移至明区的前部边缘的下胚层 形成生殖新月区 germinalcrescent 这些细胞繁殖成为PGC 生殖新月区形成血管时 PGC进入血管 通过血液循环到达正在形成的后肠 在此处 从血流中流出 与肠系膜结合 再迁移进入生殖嵴 迁移 PGCs以血球渗出的方式进入血管 PGCs须知道何时进入血管进入胚胎 以及何时从血管渗出进入生殖嵴 但其机理不明 当一胚胎的新月切除并将此胚胎的循环系统与另一正常胚胎的循环系统相连时 PGCs会进入两个胚胎的性腺中 很可能发育中的性腺分泌一化学吸引性物质 从而吸引PGCs进入性腺 若将鸡胚的生殖嵴切下 移至此胚胎的另一非正常部位 其原始生殖细胞便迁移至该非正常部位 体外培养的鸡胚生殖嵴也能吸引原始生殖细胞 而且 鸡胚的生殖嵴还能吸引鸭胚的原始生殖细胞 反之亦然 鸡胚的生殖嵴还能吸引小鼠的原始生殖细胞 但小鼠的原始生殖细胞不能在鸡胚的生殖嵴内存活 这些都表明原始生殖细胞向生殖嵴移动是一种趋化作用 5 哺乳动物生殖细胞 哺乳动物的生殖细胞在早期发育中形态学特征是不明显的 利用识别细胞表面差异的单克隆抗体将PGCs定位于原肠期胚胎的上胚层 epiblast 在原肠胚期 小鼠的PGC位于上胚层中 在7天的小鼠胚胎中 约8个PGC位于原条后部的胚外中胚层中 其后它们迁移经过内胚层 尿囊 卵黄囊到达后肠 再沿后肠背壁向前迁移到达生殖嵴 此时的PGC达2500 5000个 Oct 4可能与哺乳动物原生殖细胞的形成有关 干细胞生长因子 SCF 是防止PGC凋亡所必需的 也能促进其繁殖 它由PGC迁移路径中的细胞合成 定位在膜上 White突变 缺失SCF受体基因 或Steel Dickie突变 SCF不能定位在膜上 的小鼠无PGC或很少的PGC 哺乳动物的PGCs运动类似两栖类 也靠伪足移动 这些细胞有能力穿越单细胞层及多层细胞 其机理不明 Fibronectin很可能为PGCs在上面移动的一重要基层 体内实验已证实 10 5天的小鼠胚胎分泌一扩散性的TGF 1样的蛋白 有能力吸引小鼠的PGCs 迁移 二 生殖细胞类型的选择 线虫XX雌雄同体个体的GC细胞的发育经历两次选择A 有丝分裂和减数分裂之间的选择 离开生殖腺远端的细胞进入减数分裂 而留在远端的细胞继续有丝分裂 远端的单个distaltipcell的纤毛含lag 2蛋白 它与GC上的受体glp 1结合后抑制GC发生减数分裂 用激光使tipcell失活可导致所有GC进入减数分裂 将该细胞移植到其它处 则可使附近细胞继续有丝分裂 幼虫期离开生殖腺远端的细胞进入减数分裂 产生精子 在成虫期离开生殖腺远端的生殖细胞通过减数分裂产生卵子 线虫XX雌雄同体个体的GC细胞的发育经历两次选择B 生精或生卵之间的选择 线虫生精或生卵的分子机制 XY型生殖细胞发育为精子 不受生殖嵴核型的影响 其命运是autonomous XX型生殖细胞的命运是non autonomous 它们在卵巢中发育为卵子 而在睾丸中发育为精子 影响果蝇生殖细胞类型的因素 PGC进入生殖嵴的最初几天继续分裂 不分化 随后 在雌性胚胎中 GC进入减数第一次分裂的前期 然后停止直到性成熟才继续减数分裂产生卵子 在雄性胚胎中 GC