differentiering fra synligt udifferentierede precursorceller forekommer under embryonisk udvikling, under metamorfose af larveformer og efter adskillelse af dele i aseksuel reproduktion. Det finder også sted i voksne organismer under fornyelse af væv og regenerering af manglende dele. Således er celledifferentiering en vigtig og løbende proces på alle stadier af livet.
den synlige differentiering af celler er kun den sidste af en progressiv sekvens af tilstande., I hver tilstand bliver cellen i stigende grad engageret i en type celle, som den kan udvikle sig i. Forpligtelsesstater beskrives undertiden som” specifikation “for at repræsentere en reversibel type engagement og som” beslutsomhed ” for at repræsentere en irreversibel forpligtelse. Selvom specifikationstilstande og bestemmelse begge repræsenterer differentiel genaktivitet, er egenskaberne af embryonale celler ikke nødvendigvis de samme som for fuldt differentierede celler. Især er celler i specifikationstilstande normalt ikke stabile over længere perioder.,
to mekanismer medfører ændrede forpligtelser i de forskellige regioner i det tidlige embryo: cytoplasmatisk lokalisering og induktion. Cytoplasmatisk lokalisering er tydelig i de tidligste stadier af udvikling af embryoet. I løbet af denne tid deler embryoet uden vækst, der gennemgår spaltningsafdelinger, der producerer separate celler kaldet blastomerer. Hver blastomer arver en bestemt region af den oprindelige ægcytoplasma, som kan indeholde et eller flere regulatoriske stoffer kaldet cytoplasmatiske determinanter., Når embryoet er blevet en fast masse af blastomerer (kaldet en morula), består det generelt af to eller flere forskellige engagerede cellepopulationer—et resultat af, at blastomerer har inkorporeret forskellige cytoplasmatiske determinanter. Cytoplasmatiske determinanter kan bestå af mRNA eller protein i en bestemt aktiveringstilstand. Et eksempel på indflydelsen af en cytoplasmatisk determinant er en receptor kaldet Toll, der er placeret i membranerne i Drosophila (frugtflue) æg., Aktivering af vejafgift sikrer, at blastomerer vil udvikle sig til ventrale (underside) strukturer, mens blastomerer indeholdende inaktiv vejafgift vil producere celler, der vil udvikle sig til dorsale (tilbage) strukturer.
ved induktion ændrer den anden mekanisme for engagement et stof, der udskilles af en gruppe celler, udviklingen af en anden gruppe. I den tidlige udvikling er induktion normalt lærerig; det vil sige, vævet antager en anden tilstand af engagement i tilstedeværelsen af signalet, end det ville i fravær af signalet., Induktive signaler har ofte form af koncentrationsgradienter af stoffer, der fremkalder en række forskellige reaktioner ved forskellige koncentrationer. Dette fører til dannelsen af en sekvens af grupper af celler, hver i en anden tilstand af specifikation. For eksempel, i Xenopus (jeg frog) embryoet indeholder en signalering center, der hedder arrangøren, der udskiller hæmmere af bone morphogenetic protein (bmp ‘ erne), der fører til en ventral-til-dorsale (mave-to-back) gradienten af BMP aktivitet., Aktiviteten af BMP i embryoets ventrale område undertrykker ekspressionen af transkriptionsfaktorer involveret i dannelsen af centralnervesystemet og segmenterede muskler. Undertrykkelse sikrer, at disse strukturer kun dannes på rygsiden, hvor der er nedsat aktivitet af BMP.
den sidste fase af differentiering involverer ofte dannelsen af flere typer differentierede celler fra en forløber eller stamcellepopulation. Terminal differentiering forekommer ikke kun i embryonisk udvikling, men også i mange væv i postnatalt liv., Kontrol af denne proces afhænger af et system af lateral hæmning, hvor celler, der differentierer langs en bestemt vej, udsender signaler, der undertrykker lignende differentiering fra deres naboer. For eksempel opstår neuroner i det udviklende centralnervesystem af hvirveldyr fra et simpelt rør af neuroepithelium, hvis celler har en overfladereceptor kaldet Notch. Disse celler har også et andet celleoverflademolekyle kaldet Delta, der kan binde til og aktivere hak på tilstødende celler., Aktivering af Notch initierer en kaskade af intracellulære hændelser, der resulterer i undertrykkelse af Delta produktion og undertrykkelse af neuronal differentiering. Dette betyder, at neuroepitelet kun genererer et par celler med høj ekspression af Delta omgivet af et større antal celler med lav ekspression af Delta. Høj Delta produktion og lav hak aktivering gør cellerne udvikle sig til neuroner. Lav Delta produktion og høj hak aktivering gør cellerne forbliver som precursor celler eller blive glial (understøttende) celler., En lignende mekanisme er kendt for at producere de endokrine celler i bugspytkirtlen og bægercellerne i tarmepitelet. Sådanne laterale inhiberingssystemer fungerer, fordi celler i en population aldrig er helt identiske til at begynde med. Der er altid små forskelle, såsom i antallet af Deltamolekyler, der vises på celleoverfladen. Mekanismen for lateral inhibering forstærker disse små forskelle ved at bruge dem til at skabe differentiel genekspression, der fører til stabile og vedvarende tilstande af celledifferentiering.