細胞の分化に影響する因子に関する研究において、研究者は健康なボランティアの皮膚から成熟した線維芽細胞を分離した。 この線維芽細胞を、ヒトのタンパク質をコードする特定の遺伝子を含むレトロウイルスの組み合わせで感染させる。 その後、これらの改変された線維芽細胞を培養し、培養物から得られたコロニーには多能性胚性幹細胞に似た細胞が含まれていることが判明した。 この実験でレトロウイルスによって導入された遺伝子は、次のどのタンパク質をコードしている可能性が高いか？
A.
サイトカイン
(5%)
B.
DNAポリメラーゼ
(10%)
C.
成長因子
(18%)
D.
成長因子受容体
(18%)
E.
転写因子transcription factor
(47%)
胚発生において、接合子は単一の全能細胞として始まり、分裂して最終的に体内のすべての細胞を形成する。 胚の成熟の各段階は、徐々に専門化した組織を生み出す。 ある細胞がより分化すると、多能性を失う。 例えば、皮膚線維芽細胞の細胞分化は以下のように進行する：
接合子 → モルラ →胚芽 → 上胚葉 → 中胚葉 → 皮膚線維芽細胞
細胞の分化は、個々の細胞内の転写因子の環境によって決定される。 転写因子は、特定のDNA配列に結合し、特定の遺伝子へのRNAポリメラーゼのリクルートを促進または阻害することによって機能するタンパク質である。 人体のすべての有核細胞は全ゲノムを持つが、組織特異的転写因子は、特定の細胞型に関連する遺伝子の発現のみを可能にする。
転写因子はまた、細胞の脱分化を誘導することもできる。脱分化とは、末端に分化した細胞が、より専門性の低い形態に戻るプロセスである。 上記の実験では、レトロウイルスによって移入された遺伝子は、成熟線維芽細胞から多能性幹細胞への脱分化を促進する特異的転写因子をコードしている可能性が高い。
(選択肢A）サイトカインは、細胞内シグナル伝達や細胞間コミュニケーションに関与する多様な小タンパク質群であるが、通常、細胞の脱分化や多能性を誘導することはない。
(選択肢B）DNAポリメラーゼはDNA合成を担う酵素である。 原核生物は3つの主要なDNAポリメラーゼ（I、II、III）を持っているが、真核生物は5つの主要なDNAポリメラーゼ（α、β、γ、δ、ε）を持っている。
(選択肢C）成長因子（例えば、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、血小板由来成長因子）は、通常、転写因子の合成を調節することによって、様々な細胞株の成長、増殖、分化を刺激するタンパク質である。 成長因子は通常、細胞の脱分化や多能性を誘導しない。
(選択肢D）成長因子受容体は、対応する成長因子から伝達されるシグナルを伝達するが、細胞の分化を直接制御したり、脱分化を誘導したりはしない。 ある種の上皮性悪性腫瘍（例えば結腸癌）では上皮成長因子受容体が過剰発現している。
教育目的
細胞分化は個々の細胞内の転写因子環境によって決定される。 ヒトのすべての有核細胞は全ゲノムを持つが、組織特異的転写因子は特定の細胞型に関連する遺伝子の発現のみを可能にする。 転写因子はまた、細胞の脱分化を誘導し、末端に分化した細胞をより特殊化されていない形態に戻すこともできる。