¿Cómo entender la diferenciación de las células en el espacio y el tiempo?
En el espacio las células son diferentes, y en el tiempo, una misma célula es diferente de su estado anterior.
La esencia de la diferenciación celular es la expresión selectiva del genoma en el tiempo y el espacio. A través de esta expresión, se activan o desactivan diferentes genes, produciendo en última instancia proteínas distintivas. En general, el proceso de diferenciación celular es irreversible. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, las células diferenciadas también son inestables y sus patrones de expresión genética sufren cambios reversibles y vuelven a un estado indiferenciado, un proceso conocido como desdiferenciación.
Características
Las características de la diferenciación celular incluyen:
1. El potencial de diferenciación celular se "reduce" gradualmente con el desarrollo del individuo. La "omnipotencia" y, finalmente, acercarse a la "unipotencia" son las reglas generales de la diferenciación celular;
2. La diferenciación celular tiene tiempo y espacio Durante el proceso de ontogenia, las células de los organismos multicelulares tienen diferenciación tanto en el tiempo como en el espacio. ;
3. El potencial de diferenciación celular se "reduce" gradualmente con el proceso de desarrollo individual. p>
3. La diferenciación celular es compatible con el estado y la velocidad de la división celular. La diferenciación debe basarse en la división, es decir, la diferenciación debe ir acompañada de la división, pero las células después de la división no necesariamente se diferencian. Cuanto mayor es el grado de diferenciación, peor es la capacidad de división;
4. La diferenciación celular es altamente estable. En condiciones fisiológicas normales, las células que se han diferenciado en tipos específicos y estables generalmente son imposibles de revertir a la indiferenciación. estado o convertirse en otros tipos de células diferenciadas;
5. La diferenciación celular tiene plasticidad. Las células diferenciadas pueden volver a entrar en un estado indiferenciado o diferenciarse en otro tipo de célula en condiciones especiales. Fenómeno en el que las células diferenciadas vuelven a entrar en un estado indiferenciado o se diferencian en otro tipo de célula en condiciones especiales.
Recientemente, se ha descubierto que algunos factores "inducibles" pueden reprogramar directamente células de ratón y humanas (como los fibroblastos de la piel) en células madre pluripotentes inducidas (células iPS), que son células con diferenciación multilinaje. potencial; algunos factores "inducibles" pueden diferenciar directamente células de ratón y humanas (como los fibroblastos de la piel) en células iPS con potencial de diferenciación de múltiples linajes.
Se ha demostrado que las células madre iPS de ratón (células iPS) tienen totipotencia en el desarrollo.
La diferenciación celular se ve afectada por muchos factores. Durante el período embrionario, las células embrionarias interactúan entre sí para afectar su dirección de diferenciación. Las células embrionarias tienen relaciones de inducción, competencia e inhibición. Células diferentes y distantes actúan como reguladores de la diferenciación principalmente a través de hormonas que interactúan entre sí. Los factores ambientales pueden cambiar la dirección de la diferenciación celular.
Mecanismo
Cada tipo de célula especializada de un organismo expresa un subconjunto de todos los genes que componen el genoma de la especie. Cada tipo de célula tiene su propio patrón específico de regulación de la expresión genética.
Así, la diferenciación celular es la transición de células de un tipo celular a otro, implicando la transición de un patrón de expresión génica a otro. La diferenciación celular durante el desarrollo puede entenderse como el resultado de redes reguladoras de genes. Los genes reguladores y sus módulos reguladores cis son nodos en la red reguladora de genes. Reciben insumos y producen resultados en otros lugares de la red.
El enfoque de la biología de sistemas a la biología del desarrollo enfatiza la importancia de estudiar cómo los mecanismos del desarrollo interactúan para producir patrones predecibles (morfogénesis). Sin embargo, recientemente se ha sugerido una visión alternativa. La diferenciación celular es el resultado de un proceso de selección darwiniano que ocurre entre células, basado en la expresión genética estocástica. En este marco, las proteínas y las redes genéticas son consecuencias, no causas, de procesos celulares.
Aunque en la maquinaria celular detrás de estos interruptores están implicados procesos moleculares conservados evolutivamente, en las especies animales difieren significativamente de los mecanismos de regulación genética bien caracterizados de las bacterias e incluso de los de sus parientes unicelulares. La mecánica también es muy diferente. Específicamente, la diferenciación de células animales depende en gran medida de condensados biomoleculares de proteínas reguladoras y secuencias de ADN potenciadoras.
La diferenciación celular suele estar controlada por la señalización celular.
En el proceso de controlar la diferenciación celular, muchas moléculas de señalización que transmiten información entre células se denominan factores de crecimiento. Aunque las vías detalladas para la señalización específica varían, estas vías generalmente siguen los siguientes pasos generales. Un ligando producido por una célula se une a un receptor en el dominio extracelular de otra célula, provocando un cambio conformacional en el receptor.
La forma del dominio citoplasmático del receptor cambia y el receptor adquiere actividad enzimática. Luego, el receptor cataliza la fosforilación de otras proteínas, activándolas así. Una cascada de reacciones de fosforilación eventualmente activa factores de transcripción latentes o proteínas citoesqueléticas, promoviendo así el proceso de diferenciación de las células diana. Las células y los tejidos pueden variar en su capacidad para responder a señales externas.
¿La referencia anterior? Enciclopedia Baidu: diferenciación celular