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Welcher genaue Mechanismus löst die erste Zelldifferenzierung nach n Teilungen aus?

Welcher genaue Mechanismus löst die erste Zelldifferenzierung nach n Teilungen aus?


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Ich würde gerne verstehen, welcher Mechanismus die erste Zelldifferenzierung nach auslöst n Divisionen.

Ich habe frühere Artikel über SE und Wikipedia-Artikel über zelluläre Differenzierung und Embryogenese gelesen, verstehe aber immer noch nicht, was genau dazu führt, dass Zellen ab einer bestimmten Teilung plötzlich anders werden.

Wikipedia behauptet das

In den ersten Stunden nach der Befruchtung teilt sich diese Zelle in identische Zellen. Beim Menschen beginnen sich diese Zellen etwa vier Tage nach der Befruchtung und nach mehreren Zellteilungszyklen zu spezialisieren und bilden eine hohle Zellkugel, die als Blastozyste bezeichnet wird

aber nicht erklären warum sie beginnen sich zu spezialisieren.

Ich könnte mir vorstellen

  • dass eine Zelle einen "Zähler" für die Anzahl der Teilungen hat, der nach einer bestimmten Anzahl von Teilungen die Differenzierung auslöst
  • oder eine chemische Substanz (entweder von der Zelle oder von außen) erzwingt eine Änderung der Teilung

aber warum wurden einige Zellen zu "Zelle A" und andere zu "Zelle B"?

Ich bin mir ziemlich sicher, dass die biochemischen Mechanismen, die das Leben eines erwachsenen Mechanismus regulieren, die zelluläre Differenzierung (zum Beispiel durch Hormone) erklären können – ich bin jedoch an diesem speziellen Moment interessiert, dieser n-th Teilung, bei der identische Zellen differenziert werden.


Die erste Differenzierung in der menschlichen Embryogenese erfolgt von frühen Blastomeren in Trophoblasten, die die äußere Schicht der Blastozyste bilden, und innere Zellmasse (ICM). Es mag daher nicht überraschen, dass sich Zellen im Inneren der Morula im 8-16-Zell-Stadium zu ICM differenzieren, während sich diejenigen auf der Außenseite zu Trophoblasten differenzieren. Es ist jedoch derzeit unklar, ob dies ein kausaler Zusammenhang ist (das Inside-Outside-Modell) oder ob die Blastozystenmusterung früher in der Spaltung aufgebaut wird (wie beim apicobasalen Polaritätsmodell) oder ob es eine Kombination aus beiden ist.

Sie haben sich richtig vorgestellt, dass die Gewebemusterung durch chemische Substanzen bestimmt wird: eine sehr breite Klasse namens Morphogene. Zellen zählen nicht unbedingt, wie oft sie sich geteilt haben, aber die Zellteilung kann sicherlich die Morphogenkonzentration und -lokalisation beeinflussen. Ich nehme an, in gewissem Sinne könnte man dies als eine Uhr beschreiben. Ich würde es jedoch nicht tun, insbesondere weil die Spaltung bei Säugetieren asynchron ist.

Eine Studienreihe zeigte, dass ein Transkriptionsfaktor namens Tead4 Trophoblast$^{ref}$ spezifiziert. Es wurde dann gezeigt, dass Tead4 durch Zell-Zell-Kontakt (vermittelt durch Hippo-Signale) $^{ref}$ reguliert werden kann. Sie stellten die Hypothese auf, dass das Ausmaß des Zell-Zell-Kontakts einen Mechanismus darstellen könnte, durch den die Tead4-Lokalisierung in mutmaßlichen Trophoblasten und ICM kontrolliert werden könnte. Dies könnte erklären, warum die Zellen unterschiedliche Schicksale haben, weil innere Zellen vollständig umgeben sind (mehr Zellverbindungen), während äußere Zellen dem Medium weitgehend ausgesetzt sind. Beachten Sie, dass ich dies nur als Beispiel für einen möglichen Mechanismus angegeben habe. Es ist nicht bestätigt und wie bei jedem Modell ist das reale Bild unglaublich komplexer und beinhaltet wahrscheinlich viele Faktoren.

Ich möchte hier nicht zu sehr ins Detail gehen, weil Sie nach einem komplexen Prozess fragen, der noch aktiv untersucht wird, und mir nicht klar ist, wie viele Informationen Sie tatsächlich benötigen. Alleine zu diesem Thema könnte ein Buch geschrieben werden, und viele Rezensionen wurden veröffentlicht. Hier ist ein aktuelles:

Entwicklung: Spielen Mausembryonen Würfel?

Ich schlage vor, Sie lesen das und wenn Sie weitere, spezifischere Fragen haben, können wir versuchen, diese für Sie zu beantworten.


Warum sich Zellen differenzieren oder spezialisieren, ist eine kurzlebige Frage. Ich werde versuchen zu antworten – je spezialisiertere Zellen ein Organismus hat, desto besser ist er für seine Funktion gerüstet.

In einem bestimmten Organismus ist die Differenzierung nach n Teilungen oder nach t Zeit während der Entwicklung auf Veränderungen zurückzuführen, die sowohl intrinsisch (genetisch) als auch extrinsisch (ökologisch) sind. Zwei Beispiele dafür, wie intrinsische und extrinsische Determinanten interagieren, sind:

"Entfaltung eines Entwicklungsprogramms für Chordatiere, eine Zelle nach der anderen: invariante Zelllinien, Induktionen über kurze Reichweiten und evolutionäre Plastizität bei Aszidien."

und

"Zellmusterung"

Wenn sich eine Zelle nach n Teilungen zum Zeitpunkt t verändert, kann dies an ihrer lokalen zellulären Umgebung oder im Fall einiger Tiere an einer hormonellen Regulation liegen, auf die jede Zelle unterschiedlich reagiert.

Warum differenzieren Zellen also? Denn bei Organismen, bei denen es sich um große Zellansammlungen handelt, hängt das Überleben vollständig von der Trennung der Zellfunktion ab.


Richard und Natalie Gordon schlugen vor, dass sich in den apikalen Enden von Zellen in Zellblättern, die kurz vor der Differenzierung stehen (kompetent), eine mechanisch empfindliche bistabile Organelle befindet, die unter mechanischer Spannung steht. Je nachdem, wo sich die Zelle auf dem Blatt befindet, wird die Spannung entweder durch Kontraktion des apikalen Endes oder durch Expansion des apikalen Endes gelöst. Dies führt zu einem biomechanischen Transduktionssignal vom Zytoskelett, das an den Zellkern weitergegeben wird, der dann die Genexpression verändert. Wenn die Zelle eine Kontraktion erfahren hat, wird ein Signal gesendet und wenn die Zelle eine Expansion erfahren hat, wird ein weiteres Signal gesendet. Das Signal ist die Bestimmung des Zellschicksals und wird vom Zytoskelett übernommen. Sie haben ihre Forschung und ihre Theorie der Differenzierungswellen ausführlich in ihrem Buch skizziert "Embryogenese erklärt". In Ihrem konkreten Beispiel findet die erste Differenzierung während der Verdichtung von Säugetieren statt. Zellen auf der Außenseite dehnen sich aus und werden als Trophoblasten bestimmt, Zellen im Inneren ziehen sich zusammen und werden als innere Zellmasse bestimmt. Alles andere, Genexpressionsänderungen, Signalproteine ​​und der Rest sind sekundär, das Ergebnis der Differenzierung, nachdem das Zytoskelett das Zellschicksal mit mechanischen Signalen bestimmt. Beachten Sie, dass diese Hypothese sehr detailliert und spezifisch ist, insgesamt relativ einfach ist und auf Mechanik und Physik basiert. Es ist sehr gut prüfbar ohne "Handwinken". Die Kurzfassung der Theorie könnt ihr kostenlos lesen unter https://link.springer.com/article/10.1186/s12976-016-0037-2


Schau das Video: Zelldifferenzierung - Toti- Pluri und Multipotenz einfach erklärt. Deutsch (Juni 2022).


Bemerkungen:

  1. Arashigami

    Was für ein nützliches Argument

  2. Macdhubh

    Ehrlich gesagt hast du vollkommen recht.

  3. Kolten

    Darin ist etwas. Jetzt wurde mir alles klar, vielen Dank für die Informationen.

  4. Abban

    Ich beglückwünsche Sie wurden mit der ausgezeichneten Idee besucht

  5. Emmanual

    Diese Nachricht ist unvergleichlich))), ich mag es :)

  6. Mackinley

    Du hast definitiv Recht



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