5 Hauptfaktoren, die die Zelldifferenzierung regulieren
Einige der wichtigsten Faktoren, die die Zelldifferenzierung regulieren, sind folgende:
Es ist eine etablierte Tatsache, dass zelldifferenzierte pflanzliche und tierische Zellen alle Gene enthalten, die für die Programmierung der Entwicklung und Differenzierung eines vollständigen Organismus erforderlich sind. Auch die differenzierten Zellen enthalten verschiedene Arten von Proteinen.
Das bedeutet, dass das Genexpressionsmuster für die Zelldifferenzierung verantwortlich ist, dh in jedem differenzierenden Zelltyp werden unterschiedliche Gene exprimiert. Da eine große Anzahl von Schritten zwischen einer DNA-Sequenz (oder einem Gen) und der endgültigen Bildung eines funktionellen Proteins und eines Proteinprodukts involviert ist, wirken eine Vielzahl von Mechanismen bei der Kontrolle der Genexpression.
1. Cytoplasmatischer Einfluss oder Zelldifferenzierung:
Der allgemeine Einfluss des Cytoplasmas auf die frühe Zelldifferenzierung wurde durch zahlreiche Experimente mit Eizellen gezeigt.
(i) In Schneckeneier wird die Zelldifferenzierung durch den Polarlappen beeinflusst, der ein zytoplasmatischer Vorsprung am vegetativen Pol des Eies ist. Wenn dieser Lappen operativ entfernt wird, entwickelt der Embryo Fuß, Auge und Hülle fehlerhaft.
(ii) In Amphibieneiern wird die Zelldifferenzierung durch den grauen Halbmond beeinflusst. Wenn der graue Halbmond durch Stechen verletzt wird, entwickelt der Embryo ein abnormales Nervensystem.
Das Zytoplasma beeinflusst und steuert das Verhalten von Kerngenen und die Differenzierung der Zelle. Die Kontrolle kann sich auf der Transkriptionsstufe der Zelle befinden. Die Kontrolle kann auf der Ebene der Transkription von mRNA, der Reifung von transkribierter mRNA, der Translation von mRNA im Zytoplasma, der Verfügbarkeit von tRNAs, Ribosomen, Initiationsfaktoren oder durch die Anwesenheit von Enzymen erfolgen, die die Proteinsynthese steuern oder die mRNA abbauen. Auch nach der Proteinsynthese können die posttranskriptionellen Ereignisse auch durch das Zellcytoplasma beeinflusst werden und wiederum zur Differenzierung des Zellcytoplasmas führen.
2. Proteinumschlag:
Der Prozess der Genexpression und -regulierung hört nicht bei der Proteinsynthese auf. Die Proteine werden einem Umschlag, dh Abbau und Resynthese, unterzogen. Dies bedeutet, dass die Menge eines bestimmten Proteins in einer Zelle die Zelldifferenzierung beeinflusst. Wenn beispielsweise Leberzellen dem Steroidhormon Cortison ausgesetzt werden, verzehnfacht sich die Enzymmenge Tryptophanpyrrolase in der Leber, die Arginase jedoch nur geringfügig.
3. Zell-Zell-Interaktionen:
In multizellulären Organismen erfolgt die Zelldifferenzierung nicht isoliert, sondern durch Zell-Zell-Interaktion, dh die Zellen beeinflussen sich gegenseitig in ihrem Stoffwechsel und ihrer Differenzierung. Die Formänderung der Zellen, die Positionsänderung und die Zell-Zell-Adhäsion beeinflussen alle die Zelldifferenzierung.
4. Embryonale Induktion:
Wenn Zellen aus einer Region des Embryos in eine andere Region transplantiert werden, unterscheidet sich entweder das Transplantat oder das Transplantat entsprechend den chemischen Regulatoren der umgebenden Zellen oder es bewirkt, dass die umgebenden Zellen unter ihrem Einfluss differenzieren.
Wenn zum Beispiel Zellen, die normalerweise dazu bestimmt sind, Nervengewebe zu werden, aus der frühen Gastrula entfernt und in einen anderen Amphibienembryo in einer Region transplantiert werden, die dazu bestimmt ist, sich zu Epidermis zu entwickeln, differenziert die Transplantatzelle anstelle von Nervengewebe in Epidermiszellen. In ähnlicher Weise differenzieren prospektive epidermale Zellen, die in einen präsumptiven Nervenbereich transplantiert wurden, in Nervengewebe.
Wenn Material von der dorsalen Lippe von Blastopore aus einer Gastrula in eine andere Position in einer anderen Gastrula transplantiert wurde, löste das transplantierte Blastoporenmaterial die Bildung eines zusätzlichen Nervenstrangs und einer Notochord des gesamten neuen Embryos aus, der mit dem Wirtsembryo verbunden war.
Dieses Phänomen wird als Induktion oder primäre Embryonalinduktion beschrieben. Bei der sekundären embryonalen Induktion induziert eine Gruppe von Zellen eine benachbarte Gruppe von Zellen zur Differenzierung in eine bestimmte Richtung. Zum Beispiel wird beim Entwickeln des Auges eine Differenzierung der Linse durch Kontakt zwischen den voraussichtlichen Linsenzellen und dem darüber liegenden Ektoderm induziert.
5. Hormone:
Bei der primären und sekundären Induktion findet die Wechselwirkung zwischen eng angeordneten Zellen statt. Zellen, die durch große Entfernungen voneinander getrennt sind, interagieren jedoch auch miteinander. Die chemischen Signale sind entweder Hormone oder Wachstumsfaktoren. Einige Hormone beeinflussen das Wachstum bestimmter Zellen, während Sexualhormone die Differenzierung der Geschlechtsorgane stimulieren.
