Różnicowanie komórkowe

W jaki sposób złożony organizm, taki jak człowiek, rozwija się z pojedynczej komórki? Wszystko zaczyna się od pojedynczego zapłodnionego jaja, z którego powstaje szeroka gama typów komórek, takich jak komórki nerwowe, komórki mięśniowe i komórki nabłonkowe, które charakteryzują dorosłego osobnika? W okresie rozwoju i dorosłości różnicowanie komórkowe prowadzi komórki do przyjęcia ostatecznej morfologii i fizjologii. Różnicowanie to proces, w którym niewyspecjalizowane komórki stają się wyspecjalizowane do wykonywania różnych funkcji.

Zygota to totipotencjalna komórka macierzysta o bardzo wysokim potencjale różnicowania, która może tworzyć wszystkie typy komórek i wytwarzać zupełnie nowy organizm wielokomórkowy. W miarę jak zygota przechodzi kolejne podziały komórkowe, wytwarza pluripotencjalne komórki macierzyste (PSC) o bardziej ograniczonym potencjale różnicowania. W PSC powstaje kilka dorosłych komórek macierzystych, które dalej się dzielą i stają się bardziej terminalnie zróżnicowane. Kiedy komórka różnicuje się, może ulec znaczącym zmianom w rozmiarze, kształcie, aktywności metabolicznej i ogólnej funkcji.

Począwszy od zapłodnionej komórki jajowej, wszystkie komórki w ciele zawierają to samo DNA, ale każdy typ komórki “odczytuje” tylko te części DNA, które są istotne dla jej funkcji. Kilka czynników, takich jak hormony lub cząsteczki sygnałowe, wyzwala różnicowanie komórek i w odpowiedzi włącza ekspresję określonych genów, jednocześnie wyłączając inne. Podstawowym mechanizmem, za pomocą którego geny są “włączane” lub “wyłączane”, są czynniki transkrypcyjne. Czynnik transkrypcyjny to klasa białek, które wiążą się z określonymi genami w cząsteczce DNA i promują lub hamują ich transkrypcję. Ekspresja określonych genów pośredniczy w syntezie niezbędnych białek wymaganych do określonej funkcji komórki, wspomagając różnicowanie komórek.

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Anatomy and Physiology 2e, Section 3.6: Section Title Cellular Differentiation.