组合调控启动组织特异性基因的表达

    人体有很多种不同类型的细胞，如果每种类型的细胞分化都需要一种调控蛋白的话．那么所需的调控蛋白的数目很多。可实际上，机体是利用少量的调控蛋白启动了众多的特异细胞类型的分化，其机制就是组合调控，即每种类型细胞的分化是由少数调控蛋白共同参与完成的。通过组合调控，理论上。3种调控蛋白就能产生8种不同类型的细胞。干细胞的分化就具有组合调控，或者说级联调控的特点。

    在启动细胞分化的调节蛋白中，一般存在一两种起决定作用的调控蛋白，其编码基因被称为主导基因(master gene)。主导基因的表达有时能启动整个细胞的分化。一个经典的例子就是主导基因MyoD在成肌细胞分化成骨骼肌细胞上的调控作用。myoD蛋白不仅可以控制其他肌肉发生相关基因的转录，如MRS?4，还能反馈促进其本身的表达。它结合到靶基因的调控区后，启动其他肌肉发生转录因子基因的转录．这些次生的转录因子再调控和启动肌球蛋白和肌动蛋白等的合成。成肌细胞中的这些肌肉蛋白台成后，成肌细胞便聚合成成熟的多核肌细胞。如果将MyoD基因转入体外培养的成纤维细胞中，可以使成纤维细胞表现出骨骼肌细胞的特征，例如合成大量的肌动蛋白和肌球蛋白，在质膜上产生对神经信号敏感的受体蛋白和离子通道蛋白．并融合成肌细胞样的多核细胞等。这说明，MyoD基因的表达，启动了肌细胞分化的特异的调控蛋白组合。

    利用组合调控，不仅可以使细胞的分化命运发生改变，甚至能够诱导形成完整的器官：有一种关键基因调控蛋白，在蝇类中被称为Ey．在脊椎动物中被称为Pax6，在眼的发育中起决定作用。在发育的早期，把果蝇ey基因转入到将发育成腿的幼虫细胞中表达，可以诱导产生构成眼的不同类型的细胞的组合，导致在腿的中部形成眼。这说明ey基因不仅能启动细胞某些特异基因的表达，其启动的基因本身又能参与到对下游基因的调控中。通过这样特定的组合，单一的调控蛋白就能够实现开启或关闭一组基因的表达，诱导分化出更多类型的细胞，再由不同类型细胞组成有序的三维结构介导器官形成(例如眼)。正是这种高效经济的凋控方式保证了机体复杂的分化过程得以实现。