5 Belangrijke factoren die celdifferentiatie reguleert

Enkele van de belangrijkste factoren die celdifferentiatie regelen, zijn de volgende:

Het is een vaststaand feit dat cel-gedifferentieerde planten- en dierencellen alle genen behouden die nodig zijn voor het programmeren van de ontwikkeling en differentiatie of een volledig organisme. Ook de gedifferentieerde cellen bevatten verschillende soorten eiwitten.

Het betekent dat het patroon van genexpressie verantwoordelijk is voor celdifferentiatie, dwz verschillende genen worden uitgedrukt in elk differentiërend celtype. Omdat er een groot aantal stappen is tussen een DNA-sequentie (of -gen) en de uiteindelijke vorming van een functioneel eiwit en eiwitproduct, werken een groot aantal mechanismen bij het beheersen van genexpressie.

1. Cytoplasmatische invloed of celdifferentiatie:

Algemene invloed van cytoplasma op vroege cel differentiatie is aangetoond door talrijke experimenten met eicellen.

(i) In slakeieren wordt de celdifferentiatie beïnvloed door de polaire lob, die een cytoplasmatisch uitsteeksel is aan de plantaardige pool van het ei. Als deze lob chirurgisch wordt verwijderd, ontwikkelt het embryo een defecte voet, oog en schaal.

(ii) In amfibische eieren wordt de celdifferentiatie beïnvloed door grijze halve maan. Als grijze halve maan wordt beschadigd door prikken ontwikkelt het embryo een abnormaal zenuwstelsel.

Het cytoplasma beïnvloedt en controleert het gedrag van nucleaire genen en de differentiatie van de cel. De controle kan zich op het niveau van de transcriptie van de cel bevinden. De controle kan zijn op het niveau van transcriptie van mRNA, rijping van getranscribeerd mRNA, translatie van mRNA in het cytoplasma, beschikbaarheid van tRNA's, ribosomen, initiatiefactoren of door de aanwezigheid van enzymen die eiwitsynthese regelen of die mRNA afbreken. Zelfs na synthese van eiwit kunnen de post-transcriptionele gebeurtenissen ook worden beïnvloed door celcytoplasma en kan op zijn beurt leiden tot differentiatie van celcytoplasma.

2. Eiwitomschakeling:

Het proces van genexpressie en regulatie stopt niet bij eiwitsynthese. De eiwitten worden onderworpen aan omkering, dwz afbraak en hersynthese. Het betekent dat de hoeveelheid van een bepaald eiwit in een cel van invloed is op celdifferentiatie. Wanneer levercellen bijvoorbeeld worden blootgesteld aan het steroïde hormoon cortison, neemt de hoeveelheid enzym tryptofaan pyrrolase in de lever tienvoudig toe, maar van arginase neemt slechts in geringe mate toe.

3. Cel-cel interacties:

In multicellulaire organismen vindt celdifferentiatie niet in isolatie plaats, maar door cel-cel-interactie, dwz cellen beïnvloeden elkaars metabolisme en differentiatie. De verandering in vorm van cellen, verandering in positie en cel-celhechting hebben allemaal invloed op celdifferentiatie.

4. Embryonale inductie:

Wanneer cellen van één regio van het embryo worden overgeplant naar een ander gebied, differentieert het transplantaat of transplantaat volgens de chemische regulatoren van de omringende cellen of het maakt de omringende cellen onder invloed van differentiatie.

Als cellen die normaal bestemd zijn om zenuwweefsel te worden bijvoorbeeld worden verwijderd uit de vroege gastrula en getransplanteerd worden naar een ander amfibie-embryo in een regio die is bestemd om te ontwikkelen tot epidermis, differentieert de graftcel in epidermale cellen in plaats van zenuwweefsel. Evenzo differentiëren potentiële epidermale cellen die zijn geënt op vermoedelijk neuraal gebied in neuraal weefsel.

Wanneer materiaal van dorsale lip van blastopore van één gastrula op een andere positie in een andere gastrula werd geënt, activeerde het geënte blastopore materiaal de vorming van een bijkomend zenuwkoord en notochord van het gehele nieuwe embryo dat was verbonden met het gastheerembryo.

Dit fenomeen wordt beschreven als inductie of primaire embryonale inductie. Bij secundaire embryonale inductie induceert één groep cellen een naburige groep cellen om in een bepaalde richting te differentiëren. Bijvoorbeeld, in het ontwikkelen van oog, wordt differentiatie van lens geïnduceerd door contact tussen de prospectieve lenscellen en het bovenliggende ectoderm.

5. Hormonen:

Bij primaire en secundaire inductie is de interactie tussen dicht op elkaar geplaatste cellen. Echter, cellen gescheiden door grote afstanden werken ook met elkaar samen. De chemische signalen zijn hormonen of groeifactoren. Sommige hormonen beïnvloeden de groei van bepaalde cellen, terwijl geslachtshormonen de differentiatie van geslachtsorganen stimuleren.