7.16: Клеточная дифференцировка

Как такой сложный организм, как человек, развивается из одной клетки? Все начинается с одной оплодотворенной яйцеклетки, которая дает начало широкому спектру типов клеток, таких как нервные клетки, мышечные клетки и эпителиальные клетки, которые характеризуют взрослого человека. На протяжении всего развития и взрослой жизни клеточная дифференцировка приводит к тому, что клетки принимают свою окончательную морфологию и физиологию. Дифференцировка — это процесс, посредством которого неспециализированные клетки становятся специализированными для выполнения различных функций.

Зигота – это тотипотентная стволовая клетка с очень высоким потенциалом дифференцировки, которая может формировать все типы клеток и производить совершенно новый многоклеточный организм. По мере того, как зигота претерпевает последовательные клеточные деления, она генерирует плюрипотентные стволовые клетки (ПСК) с более ограниченным потенциалом дифференцировки. ПСК дают начало нескольким взрослым стволовым клеткам, которые в дальнейшем делятся и становятся более терминально дифференцированными. Когда клетка дифференцируется, она может претерпевать значительные изменения в размере, форме, метаболической активности и общей функции.

Начиная с оплодотворенной яйцеклетки, все клетки в организме содержат одну и ту же ДНК, но каждый тип клеток «считывает» только те части ДНК, которые имеют отношение к ее функции. Несколько факторов, таких как гормоны или сигнальные молекулы, запускают дифференцировку клеток и, в свою очередь, включают экспрессию определенных генов, отключая другие. Основным механизмом, с помощью которого гены «включаются» или «выключаются», является транскрипционные факторы. Фактор транскрипции — это класс белков, которые связываются с определенными генами на молекуле ДНК и либо стимулируют, либо ингибируют их транскрипцию. Экспрессия определенных генов опосредует синтез необходимых белков, необходимых для определенной функции клетки, способствуя клеточной дифференцировке.

Этот текст адаптирован из Openstax, Anatomy and Physiology 2e, раздел 3.6: Название раздела Клеточная дифференциация.