procesul de diferențiere

diferențierea de celulele precursoare vizibil nediferențiate are loc în timpul dezvoltării embrionare, în timpul metamorfozei formelor larvare și în urma separării părților în reproducerea asexuată. De asemenea, are loc în organismele adulte în timpul reînnoirii țesuturilor și regenerării părților lipsă. Astfel, diferențierea celulelor este un proces esențial și continuu în toate etapele vieții.diferențierea vizibilă a celulelor este doar ultima dintr-o secvență progresivă de stări., În fiecare stare, celula devine din ce în ce angajat față de un tip de celulă în care se poate dezvolta. Statele de angajament sunt uneori descrise ca ” specificație „pentru a reprezenta un tip reversibil de angajament și ca” determinare ” pentru a reprezenta un angajament ireversibil. Deși stările de specificație și determinare reprezintă atât activitatea genei diferențiate, proprietățile celulelor embrionare nu sunt neapărat aceleași cu cele ale celulelor complet diferențiate. În special, celulele din stările de specificație nu sunt de obicei stabile pe perioade prelungite de timp.,două mecanisme determină angajamente modificate în diferitele regiuni ale embrionului timpuriu: localizarea citoplasmatică și inducția. Localizarea citoplasmatică este evidentă în primele etape ale dezvoltării embrionului. În acest timp, embrionul se împarte fără creștere, suferind diviziuni de clivaj care produc celule separate numite blastomere. Fiecare blastomere moștenește o anumită regiune a citoplasmei ou originale, care poate conține una sau mai multe substanțe de reglementare numite determinanți citoplasmatici., Când embrionul a devenit o masă solidă de blastomeri (numită morula), acesta constă, în general, din două sau mai multe populații de celule angajate diferit—rezultat al blastomerilor care au încorporat diferiți determinanți citoplasmatici. Determinanții citoplasmatici pot consta în ARNm sau proteine într-o anumită stare de activare. Un exemplu de influență a unui determinant citoplasmatic este un receptor numit Toll, localizat în membranele ouălor Drosophila (zbura de fructe)., Activarea Toll asigură că blastomerii se vor dezvolta în structuri ventrale (inferioare), în timp ce blastomerii care conțin Toll inactiv vor produce celule care se vor dezvolta în structuri dorsale (spate).în inducție, al doilea mecanism de angajament, o substanță secretată de un grup de celule modifică dezvoltarea unui alt grup. În dezvoltarea timpurie, inducția este de obicei instructivă; adică țesutul presupune o stare diferită de angajament în prezența semnalului decât în absența semnalului., Semnalele Inductive iau adesea forma gradienților de concentrație ai substanțelor care evocă un număr de răspunsuri diferite la concentrații diferite. Aceasta duce la formarea unei secvențe de grupuri de celule, fiecare într-o stare diferită de specificație. De exemplu, în Xenopus (broasca cu gheare) embrionul timpuriu conține un centru de semnalizare numit organizatorul care secretă inhibitori ai proteinelor morfogenetice osoase (BMPs), ceea ce duce la un gradient ventral-dorsal (burtă-spate) al activității BMP., Activitatea BMP în regiunea ventrală a embrionului suprimă expresia factorilor de transcripție implicați în formarea sistemului nervos central și a mușchilor segmentați. Suprimarea asigură că aceste structuri se formează numai pe partea dorsală, unde există o activitate scăzută a BMP.etapa finală de diferențiere implică adesea formarea mai multor tipuri de celule diferențiate dintr-o populație precursoare sau de celule stem. Diferențierea terminală apare nu numai în dezvoltarea embrionară, ci și în multe țesuturi în viața postnatală., Controlul acestui proces depinde de un sistem de inhibare laterală în care celulele care se diferențiază de-a lungul unei anumite căi trimit semnale care reprimă diferențierea similară de către vecinii lor. De exemplu, în sistemul nervos central în curs de dezvoltare al vertebratelor, neuronii apar dintr-un tub simplu de neuroepiteliu, ale cărui celule posedă un receptor de suprafață numit Notch. Aceste celule posedă, de asemenea, o altă moleculă de suprafață celulară numită Delta care se poate lega și activa crestătura pe celulele adiacente., Activarea crestăturii inițiază o cascadă de evenimente intracelulare care are ca rezultat suprimarea producției Delta și suprimarea diferențierii neuronale. Aceasta înseamnă că neuroepiteliul generează doar câteva celule cu expresie ridicată a Deltei înconjurate de un număr mai mare de celule cu expresie scăzută a Deltei. Producția Delta ridicată și activarea scăzută a crestăturii fac ca celulele să se dezvolte în neuroni. Producția Delta scăzută și activarea înaltă a crestăturilor fac ca celulele să rămână ca celule precursoare sau să devină celule gliale (de susținere)., Un mecanism similar este cunoscut pentru a produce celulele endocrine ale pancreasului și celulele calciforme ale epiteliului intestinal. Astfel de sisteme de inhibare laterală funcționează deoarece celulele dintr-o populație nu sunt niciodată identice pentru început. Există întotdeauna mici diferențe, cum ar fi numărul de molecule Delta afișate pe suprafața celulei. Mecanismul de inhibare laterală amplifică aceste mici diferențe, folosindu-le pentru a produce expresia genei diferențiale care duce la stări stabile și persistente de diferențiere celulară.