Hur blir celler specialiserade

Cellspecialisering eller celldifferentiering är en process för att omvandla generiska celler i kroppen till specialiserade celler. De specialiserade cellerna kan utföra en viss funktion inom kroppen. Cellspecialiseringen sker i två steg i en multicellulär organism. Under den embryonala utvecklingen sker cellspecialisering huvudsakligen på grund av cellsignalering av cytoplasmiska determinanter. Under vuxenutveckling, den stamceller bli specialiserad på olika typer av stamceller, främst på grund av reglering av genuttryck. Cellspecialisering i båda utvecklingsstadierna beskrivs i denna artikel.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är cellspecialisering
     - Definition, Funktioner, Funktion
2. Hur blir celler specialiserade
     - Embryonisk utveckling, vuxenutveckling

Nyckelord: Vuxna stamceller, Cellspecialisering, Cytoplasmiska determinanter, Embryonala stamceller, Epigenetisk kontroll, Signalkaskader

Vad är cellspecialisering

Cellspecialisering hänför sig till differentiering av celler baserat på deras placering av vävnaden under deras utveckling. Inom en multicellulär organism förekommer cellspecialisering i många gånger under vävnadsreparation och vid normal cellomsättning. Dessutom är cellerna inom embryot specialiserade på olika typer för att utveckla en multicellulär organism. Cellspecialiseringen visas i Figur 1.

Figur 1: Cellspecialisering

Cellspecialiseringen förändrar cellens storlek, form, ämnesomsättning, membranpotential och responsen till signaler.

Hur blir celler specialiserade

Olika typer av cellspecialisering kan observeras i olika utvecklingsstadier i livet.

Cellspecialisering under embryonisk utveckling

Zygoten är konceptet för befruktning och består av en enda cell. Den delar upp i många celler genom mitos och bildar blastomeren. Cellerna i blastomeren är totipotent, och de har möjlighet att differentiera i vilken typ av celler i kroppen som i placentan. Cellerna i åtta cellsteget är kända som embryonala stamceller. De embryonala stamcellerna är pluripotent, och de har möjlighet att differentiera i alla typer av celler i djurets kropp. De pluripotenta cellerna i växter är kända som meristematiska celler. Dessa embryonala stamceller är differentierade i kroppens tre bakterielager: endoderm, ectoderm och mesoderm. Cellerna i kiemskikten är multipotent, och de är kapabla att differentiera i motsvarande vävnader i kroppen som utvecklats från var och en av de tre kiemlagren. Den embryonala utvecklingen visas i Figur 1.

Figur 1: Embryonisk utveckling

Den celldelning som uppstår under embryonisk utveckling är en typ av asymmetrisk celldelning. Asymmetrisk celldelning ger upphov till dottercellerna med tydliga utvecklingsfetter. De två främsta orsakerna till den asymmetriska celldelningen är cytoplasmatiska determinanter och olika cell-signalkaskader. Cytoplasmiska determinanter är regulatoriska molekyler i modercellen. I signalkaskader, en särskild cell inducerar sina närliggande celler att utvecklas till sin typ genom att sända signalmolekyler in i dem.

Cellspecialisering under vuxenutveckling

Multicellulära organismer har olika typer av celler som är specialiserade för att utföra en viss funktion i kroppen. De celler som utför en viss funktion är ordnade i vävnader. Därför består en viss vävnad av celler med en definierad funktion. De ospecificerade cellerna i den vuxna kroppen är kända som vuxna stamceller. Differentieringen av hematopoetiska stamceller i specialiserade celltyper i blodet visas i figur 3.

Figur 3: Hematopoietisk stamcellerdifferentiering

Huvudmekanismen för att producera specialiserade celler från stamceller är reglering av genuttryck genom epigenetiska mekanismer. Följaktligen bestäms typen av cellen vid nivån av genuttryck. Dessutom måste mönstret för genuttryck bibehållas över generationer. Differentiellt genuttryck uppnås genom histon-modifikationer och olika nivåer av DNA-metylering. Generellt är mönstren för DNA-metylering i embryonala stamceller och pluripotenta vuxna stamceller desamma. Men det är annorlunda i de specialiserade somatiska cellerna. Vuxna stamceller är pluripotenta, och deras pluripotens upprätthålls genom transkriptionsfaktorer kända som OCT4, SOX2 och NANGO.

Slutsats

Cellspecialisering är differentieringen av celler för att utföra en viss funktion av kroppen hos multicellulära organismer. Olika typer av cellspecialisering förekommer vid embryonal utveckling och vuxenutveckling. Under embryonal utveckling differentieras cellerna i blastomeren till celler med olika potens genom cellsignalering och cytoplasmiska determinanter. Under vuxenutveckling sker cellspecialiseringen genom reglering av genuttryck.

Referens:

1. "Cellular Differentiation." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 mars 2018, Tillgänglig här.
2. "Genombrott i förståelse för hur stamceller blir specialiserade." SBP, Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "Figur 2. Resultaten av diffrarenciation de cellules souches och une des trois différentes catégories de cellules med sous-divisent och types de cellules specifiques avec des rôles précis7" Av Ryongraf (CC BY-SA 4.0) via Wikimedia Commons
2. "Stemcelldifferentiaion" Av US gov (Public Domain) via Commons Wikimedia
3. "422 Feature Stem Cell New" Av OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions webbplats, 19 juni, 2013 (CC BY 3.0) via Wikimedia Commons