Ląstelių diferenciacijos ir jos kontrolės lygiai
Ląstelių diferenciacijos ir jos kontrolės lygiai!
Visus ląstelių procesus kontroliuoja fermentai (baltymai). Jie yra sintezuojami ląstelės viduje pagal genus.
Genų, ty jų sintezuojamų baltymų, ekspresija gali būti kontroliuojama trimis skirtingais lygiais, o šią kontrolę vykdo citoplazmoje esantys veiksniai. Sitie yra:
I. Genomoje atliktas diferencijavimas:
A. DNR kiekio pokytis:
DNR kiekis gali būti padidintas arba sumažintas, taigi galima diferencijuoti. Padidėjimą arba sumažėjimą gali sukelti šie metodai.
1. Chromatino sumažėjimas:
Boveri (1889) stebėjo, kad nematodo „Parascaris“ zigotoje sumažėjo kromatinas, jis nustatė, kad po pirmojo skilimo nuo ląstelės, esančios arčiausiai gyvūnų polių, dalis chromosomų medžiagos išsilieja į citoplazmą per antrąjį skilimą.
32 ląstelių stadijoje tik dviejose ląstelėse yra visas geno komplementas (pirminės lytinės ląstelės), o likusios - kromatino sumažėjimas (numanomos somatinės ląstelės). Taigi skirtingos blastų ląstelės turi skirtingą chromatino kiekį ir turi kiekybinį diferenciaciją. Diferencialinis DNR kvotas turi diferencinę nukleo-citoplazminę sąveiką. Panašus reiškinys pastebėtas kai kuriose „Diptera“.
2. Genų amplifikacija:
Amfibijos oocituose rRNR sintezė yra labai aktyvi. Dėl to rRNR genas egzistuoja daugelyje kopijų. Xenopus laevis diploidiniame genome yra beveik 1600 rRNR genų kopijų ir visi jie yra suskirstyti į branduolinio organizatoriaus regioną.
Kiekvienas iš šių branduolių aktyviai sintezuoja rRNR. Amfibijos oocitų lempų chromosomose yra papildomų tRNR ir mRNR genų kopijų, kurios sintezuoja daugelį šių molekulių. Tai turi reguliavimo įtaką vystymosi procesui.
3. Genetiniai pažeidimai:
Mutantinė Xenopus laevis veislė turėjo tik vieną branduolį, o ne įprastą du. Šis nukleolinės medžiagos trūkumas neužkerta kelio normaliam dev elopmentui. Kai šie mutantai buvo sujungti, palikuonys buvo trijų tipų: normalios formos (2 nu), heterozigotiniai (1 nu) ir homozigotiniai mutantai (0. nu) pagal tipišką 1: 2 santykį 1: 2. ne ankstyvaisiais etapais. (Onu) mutantas susidaro dėl 28 S ir 18 S rRNR genų iš vienos chromosomos ištrynimo.
(B) DNR cheminiai pokyčiai:
DNR gali būti modifikuota chemiškai alkilinimo arba metilinimo būdu, kuriam būtini fermentai yra ląstelėje. Reakcijos paveikia tam tikras DNR nukleotidų bazes, kurios savo ruožtu keičia kitus rezultatus. Iš jų metilinimas vyksta tik po DNR replikacijos, todėl ši reakcija turi vykti kiekvieną kartą po to, kai baigiamas DNR replikavimas.
II. Diferenciacijos kontrolė transkripcijos lygiu:
Transkripcijos lygiu baltymų sintezės metu įvairūs besivystančio embriono chromosomuose esantys genai gali būti kontroliuojami šiais būdais.
1. Genų reguliavimas histonais:
Dvigubos DNR molekulės turi laisvas rūgščias fosforo rūgšties grupes jų išoriniame paviršiuje ir gali sukurti tvirtus ryšius su histono grandinių bazinių aminorūgščių NH + 2 grupėmis. Ši intymi DNR ir histonų sąveika neleidžia DNR sąveikauti su kitomis citoplazmoje esančiomis medžiagomis, tokiu būdu tarnaujant RNR gamybai. Histonai slopina DNR sukeltą RNR sintezę, kad sumažintų DNR polimerazės aktyvumą. Taigi histonai tarnauja kaip represoriai.
2. rūgščių baltymų genų reguliavimas:
Tai yra ne histono fosfoproteinai, kurių pagrindinės sudedamosios dalys yra triptofanas ir tirozinas. Šie baltymai išlieka glaudžiai susiję su DNR (nesudėtingu histono kompleksu) ir yra laikomi gyvybingesniais genų reguliavimo histonams.
DNR-histono kompleksas išlieka inertiškas transkripcijai, todėl rūgštiniai baltymai sąveikauja su baziniais histonais, tam tikrų kritinių genų histonus nukreipdami į promotorius, kad genus būtų galima transkribuoti.
3. Genų reguliavimas heterochromatizuojant:
Interfazės heterochromatinas turi tam tikrą vaidmenį genų reguliavime. Pavyzdžiui, baltymų sintezė yra mažesnė žmonėms, kur kraujo ląstelėse yra didelės kondensuoto heterochromatino masės, o baltųjų kraujo kūnelių baltymų sintezė yra labai maža dėl kondensuoto heterochromatino trūkumo.
III. Diferenciacijos kontrolė vertimo lygiu:
MRNR perduodamas pranešimas turi būti dekoduojamas ir reikalingos aminorūgštys turi būti paimtos į įvairius baltymus. Tai apima keletą žingsnių, kad visada būtų galimybė atlikti įvairias kontrolės priemones kiekviename lygmenyje.
Svarbūs vertimo lygmeniu egzistuojantys reguliavimo mechanizmai yra šie:
1. mRNR judėjimas iš branduolio į citoplazmą:
Gali būti, kad visa mRNR, kuri išeina iš branduolio, gali nepasiekti citoplazmos. Gali būti prarasti mRNR bitai, o tai reiškia, kad vertimas gali būti neteisingas. Jei tam tikra mRNR yra užkirstas kelias pasiekti citoplazmą, tuomet ir vertimas gali būti skirtingas.
2. MRNR suskirstymo branduolyje išsaugojimas:
MRNR gali būti perduodama į citoplazmą arba gali būti suskaidyta arba suskaidyta dėl įvairių veiksnių. Kai kuriose mRNR krypčių dalyse gali atsirasti degradacija, dėl kurios atsiranda diferencinis vertimas.
3. mRNR maskavimas:
Kai mRNR yra užmaskuota, vertimas neįmanomas. Apsaugai reikia atlikti kito agento darbą. Kaitinimas gali būti ne visiškas, bet dalinis, todėl skiriasi vertimai.
4. Konkrečių reguliavimo molekulių įtaka mRNR:
Kai kurios citoplazmoje esančios reguliavimo molekulės gali susieti su mRNR ir tokiu būdu neleisti, kad mRNR atliktų savo vaidmenį transliacijoje. Asociacija gali būti dalinė arba išsami.
5. mRNR sunaikinimas:
Kartais mRNR gali pasiekti ribosomas nepažeistą, tačiau gali būti sunaikinta dėl tam tikrų galimų jėgų. Tai užkerta kelią vertimo darbui arba jį pakeičia ir taip sukuria diferenciaciją.
6. Ribosominė inaktyvacija:
Ribosomos, kurios paprastai vaidina svarbų vaidmenį baltymų sintezėje, gali būti inaktyvuotos taip, kad tam tikras baltymas negali susidaryti. Po kurio laiko ribosomas taip pat gali būti aktyvuotas. Šis reiškinys sukelia laikinas vertimo pertraukas.
7. Pogrindinių polipeptidinių grandinių lankstymo pokyčiai:
Baltymų sintezės metu polipeptidinės grandinės sudaro baltymų pirmtaką. Tai atsitinka sulenkiant. Bet koks lankstymo modelio pakeitimas gali pakeisti struktūrą ir paskatinti diferenciaciją.
8. Keičiasi veiksniai, turintys įtakos baltymų sintezei:
Daugelis veiksnių, tokių kaip hormonai, fermentai ir tt, lemia diferenciaciją, įtakodami baltymų sintezės kelią. Nustatyta, kad hormonai yra labai veiksmingi šia kryptimi, ir jie sukelia šiuos pokyčius įvairiais būdais.
Jie gali veikti kaip genų depresoriai. Kai žiurkėms buvo duota hidrokortizono injekcija, kepenyse padidėjo RNR sintezės greitis. Panašiai, jei švirkščiama estrogenai, gimdos endometriumas rodo didelį aktyvumą. Pastebėta, kad kortizonas stimuliuoja keturių fermentų išsiskyrimą: triptofano pirrolazę, tirozino transaminazę, glutamo alanino transaminazę ir arginazę. Hormonai taip pat gali paveikti fermentų aktyvumą vertimo lygmeniu. Hormonai veikia chromosomų geno aktyvumą, nes jie lokalizuojami branduolyje. Hormonai yra specifiškesni organai nei specifiniai genai.
