Hoe worden cellen gespecialiseerd

Celspecialisatie of celdifferentiatie is een proces waarbij generieke cellen in het lichaam worden omgezet in gespecialiseerde cellen. De gespecialiseerde cellen kunnen een bepaalde functie binnen het lichaam uitvoeren. De celspecialisatie vindt plaats in twee stadia van een meercellig organisme. Tijdens de embryonale ontwikkeling vindt celspecialisatie voornamelijk plaats als gevolg van celsignalering van cytoplasmatische determinanten. Tijdens de ontwikkeling van volwassenen, de stamcellen gespecialiseerd worden in verschillende soorten stamcellen, voornamelijk als gevolg van de regulatie van genexpressie. Celspecialisatie in beide ontwikkelingsfasen wordt in dit artikel beschreven.

Key Areas Covered

1. Wat is celspecialisatie
     - Definitie, functies, functie
2. Hoe worden cellen gespecialiseerd
     - Embryonale ontwikkeling, ontwikkeling van volwassenen

Belangrijkste termen: Volwassen stamcellen, celspecialisatie, cytoplasmatische determinanten, embryonale stamcellen, epigenetische controle, signalisatie van watervallen

Wat is celspecialisatie

Celspecialisatie verwijst naar de differentiatie van cellen op basis van hun locatie van het weefsel tijdens hun ontwikkeling. Binnen een multicellulair organisme vindt celspecialisatie vele malen plaats tijdens weefselherstel en tijdens normale celvernieuwing. Bovendien zijn de cellen binnen het embryo gespecialiseerd in verschillende soorten voor het ontwikkelen van een meercellig organisme. De celspecialisatie wordt getoond in Figuur 1.

Figuur 1: celspecialisatie

De celspecialisatie verandert de grootte van de cel, vorm, metabole activiteit, membraanpotentiaal en de gevoeligheid voor signalen.

Hoe worden cellen gespecialiseerd

Verschillende soorten celspecialisatie kunnen worden waargenomen in verschillende ontwikkelingsstadia van het leven.

Celspecialisatie tijdens embryonale ontwikkeling

De zygote is het concept van bevruchting en bestaat uit een enkele cel. Het verdeelt zich in veel cellen door mitose, waardoor de blastomere wordt gevormd. De cellen in de blastomere zijn totipotente, en ze zijn in staat om te differentiëren in elk type cellen in het lichaam en in de placenta. De cellen van het achtcellige stadium zijn bekend als embryonale stamcellen. De embryonale stamcellen zijn pluripotente, en ze zijn in staat om te differentiëren in elk type cellen in het lichaam van een dier. De pluripotente cellen in planten staan ​​bekend als meristeemcellen. Deze embryonale stamcellen zijn gedifferentieerd in de drie kiemlagen van het lichaam: endoderm, ectoderm en mesoderm. De cellen in de kiemlagen zijn multipotente, en ze zijn in staat om te differentiëren in overeenkomstige weefsels van het lichaam ontwikkeld uit elk van de drie kiemlagen. De embryonale ontwikkeling wordt getoond in Figuur 1.

Figuur 1: Embryonale ontwikkeling

De celdeling die optreedt tijdens de embryonale ontwikkeling is een soort asymmetrische celdeling. Asymmetrische celdeling geeft aanleiding tot de dochtercellen met een duidelijk ontwikkelingslot. De twee belangrijkste redenen voor de asymmetrische celdeling zijn cytoplasmatische determinanten en verschillende cascades voor celsignalering. Cytoplasmatische determinanten zijn regulerende moleculen van de oudercel. In signalerende cascades, een bepaalde cel induceert zijn naburige cellen om zich tot zijn type te ontwikkelen door er signaleringsmoleculen in te zenden.

Celspecialisatie tijdens volwassen ontwikkeling

Meercellige organismen hebben verschillende soorten cellen die gespecialiseerd zijn om een ​​bepaalde functie in het lichaam uit te oefenen. De cellen die een bepaalde functie uitvoeren, zijn gerangschikt in weefsels. Daarom bestaat een bepaald weefsel uit cellen met een gedefinieerde functie. De niet-gespecialiseerde cellen in het volwassen lichaam staan ​​bekend als volwassen stamcellen. De differentiatie van hematopoietische stamcellen in gespecialiseerde celtypen in het bloed is weergegeven in figuur 3.

Figuur 3: hematopoietische stamcel differentiatie

Het belangrijkste mechanisme voor het produceren van gespecialiseerde cellen uit stamcellen is de regulatie van genexpressie door middel van epigenetische mechanismen. Daarom wordt het type cel bepaald op het niveau van genexpressie. Bovendien moet het patroon van genexpressie over generaties worden behouden. De differentiële genexpressie wordt bereikt door histon-modificaties en verschillende niveaus van DNA-methylatie. Over het algemeen zijn de patronen van DNA-methylatie in embryonale stamcellen en pluripotente volwassen stamcellen hetzelfde. Maar het is anders in de gespecialiseerde somatische cellen. Volwassen stamcellen zijn pluripotent en hun pluripotentie wordt gehandhaafd door transcriptiefactoren die bekend staan ​​als OCT4, SOX2 en NANGO.

Conclusie

Celspecialisatie is de differentiatie van cellen om een ​​bepaalde functie van het lichaam van meercellige organismen uit te oefenen. Verschillende soorten celspecialisatie komen voor tijdens de embryonale ontwikkeling en de ontwikkeling van volwassenen. Tijdens de embryonale ontwikkeling worden de cellen in de blastomere gedifferentieerd in cellen met verschillende potentie door cel signalering en cytoplasmatische determinanten. Tijdens de ontwikkeling van volwassenen vindt de celspecialisatie plaats door regulatie van genexpressie.

Referentie:

1. "Cellular Differentiation." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 maart 2018, hier beschikbaar.
2. "Doorbraak in het begrijpen hoe stamcellen zich specialiseren." SBP, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Figuur 2. Résultats de différenciation de cellules souches en une des trois différentes catégories de cellules qui se sous-divisent en types de cellules spécifiques avec des rôles précis7" By Ryongraf (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Stemcelldifferentiaion" door US gov (Public Domain) via Commons Wikimedia
3. "422 Feature Stem Cell new" Door OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions-website, jun 19, 2013 (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia