细胞身份何以在分裂中得以保持？
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作者 | 周运来
男，
一个长大了才会遇到的帅哥，
稳健，潇洒，大方，靠谱。
一段生信缘，一棵技能树，
生信技能树核心成员，单细胞天地特约撰稿人，简书创作者，单细胞数据科学家
为了回答这问题，我又买了一套高中生物教材。在教材《分子与细胞》中《细胞的增殖》一节，讲过细胞有丝分裂的过程之后，编委总结道：
细胞有丝分裂的重要意义，是将亲代细胞的染色体经过复制（实质为DNA的复制）之后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。可见，细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义。
大家体会到这种重要意义了吗？
但是，细胞身份何以在分裂中得以保持？因为遗传物质精确地分配到子代细胞中了啊。
我们知道，人体的大部分细胞的DNA（基因组）都是一样的，而且还有着全能性。所以如果只是传递DNA，不足以保持其亲代的特点。因为细胞类型之间的区别不在于DNA。
那么，在DNA不变的情况下传递遗传性状的行为，我们叫做表观遗传。
所以，细胞身份在分裂中得以保持至少有表观遗传的结果。
在解释细胞身份稳定性之前，我们需要声明一点，不是因为分裂了才需要保持细胞身份。在生物体内，有的细胞有丝分裂，有的细胞减数分裂，有的细胞不再分裂。所以有的细胞可以通过不分裂来保持其身份。
继续我们的科普。我们知道人体的细胞都是由那个伟大的时刻产生的受精卵分化发育而来的，那么，人体50万亿个细胞的200多种细胞类型其不同身份是如何获得的呢？
这是细胞分化的问题，也就是基因的选择表达，细胞因表达不同的基因而形成不同的类型。为什么会这么系统地有差别地选择表达特定的基因呢？一切都写在细胞核的DNA里面了。
回到今天的主题，在一种细胞类型形成后，在有丝分裂的时候，亲代和子代的稳定性如何保持的呢？换句话说，细胞如何记住其身份？翻开我们的《细胞生物学精要》里面给出了三种解释。
当多细胞生物中的一个细胞分化成一种特定的细胞类型时，其最终命运通常会在所有的后代中维持。后(外部或内部)触发基因表达的变化，引导细胞走向特定的分化途径。这些变化必须在细胞分裂时被记住，即细胞记忆。
正反馈环路
一旦信号触发转录调节因子的表达，蛋白质就会通过激活自身转录而使基因的表达延续下去。通过形成调节因子记住自己曾经受到过的刺激，从而保持某种状态。细胞表达蛋白，必须在整个细胞分裂过程中保存它，这样它才能传递给子细胞。必须控制自己的转录，即使触发初始表达的信号不再存在。
浓缩的染色质结构
有的遗传信息是由染色质结构携带的，比如X染色体的特别变化。这样在高中生物中，我们知道有丝分裂时候，染色质是平均分配的。这样就保持了稳定性。注意，细胞分裂的时候，细胞质并不是平均分配的。
DNA的甲基化
DNA甲基化是一种稳定的表观遗传标记，可以通过细胞的多次分裂而遗传。在发育和细胞分化过程中，DNA甲基化是动态的，但一些DNA甲基化模式可能作为表观遗传记忆的一种形式保留下来。DNA甲基化谱可用于胚胎干细胞、诱导多能细胞和间充质干细胞的谱系分类和质量控制。在癌症的发生和发展过程中，全基因组和基因特异性的DNA甲基化变化是由于染色质调节剂突变或解除管制而发生的。在转化过程中发生的早期异常的DNA甲基化状态在肿瘤进化过程中被保留。同样，肿瘤不同区域的DNA甲基化差异反映了癌细胞的历史及其对肿瘤微环境的反应。因此，DNA甲基化可以作为癌症诊断和药物治疗的有用分子标记。
癌细胞的表观遗传记忆模型。在适应的微环境中，肿瘤通过克隆扩展、遗传和表观遗传多样性以及克隆选择的迭代过程进化。DNA甲基化可以作为肿瘤进化的表观遗传记忆被保留。垂直线代表癌症治疗，如化疗和放射治疗。黑色、白色和灰色的小圆圈代表DNA甲基化模式。
一个高中生对生物信息应有的感知：
molec-cell-bio-chapter-6-epigenetics-flash-cards/(https://quizlet.com/14489941/molec-cell-bio-chapter-6-epigenetics-flash-cards/)
DNA methylation: an epigenetic mark of cellular memory(https://www.nature.com/articles/emm201710#:~:text=During%20development%20and%20cell%20differentiation%2C%20DNA%20methylation%20is,cells%2C%20induced%20pluripotent%20cells%20and%20mesenchymal%20stem%20cells)
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