Las células madre son células indiferenciadas que no están especializadas para ninguna función en particular. Las células madre totipotentes (por ejemplo, el cigoto formado directamente después de la fecundación) tienen el potencial de diferenciarse en cualquier tipo de célula (tejido embrionario y tejido extraembrionario / todas las células del embrión y la placenta) por lo tanto tienen el potencial de formar un organismo completo. Todas las modificaciones epigenéticas de la célula (p. Ej. Metilación del ADN) se han eliminado en el zigoto posterior a la fecundación (excepto en ciertas regiones impresas, p. Ej. En los cromosomas 11, 7, 17, 15 y 12 que influyen en el crecimiento fetal y en retrotransposones IAP que proporciona un mecanismo para la herencia transgeneracional) que permite a la célula rodar una de las numerosas vías de diferenciación. Las células madre pluripotentes (por ejemplo, las células del ICM del blastocisto que se diferencian en la embriogénesis) tienen el potencial de diferenciarse en los 216 diferentes tipos de células del cuerpo humano (todo el tejido embrionario requerido) pero no pueden convertirse en tejido extraembrionario para facilitar crecimiento fetal Las células madre multipotentes que se encuentran en un adulto (por ejemplo, en la médula ósea) tienen el potencial de diferenciarse en unos pocos tipos de células (por ejemplo, glóbulos blancos, glóbulos rojos y plaquetas).
Las células diferenciadas son aquellas que han sido sometidas a modificaciones epigenéticas específicas en la célula (por ejemplo, en embriogénesis) en respuesta a señales de desarrollo o señales / estímulos ambientales . Las modificaciones epigenéticas específicas (p. Ej., La metilación del ADN en un motivo CpG o la acetilación de histonas) pueden provocar la activación y expresión de ciertos genes y la desconexión de ciertos genes. Los genes específicos se encenderán (dependiendo de las señales / señales que recibe la célula), por lo tanto, se producirán cadenas específicas de ARNm en la transcripción (ya que el complejo de iniciación de la transcripción incluyendo ARN polimerasa es capaz de unirse a un determinado motivo en la región promotora aguas arriba un determinado gen que no está metilado) y se producen proteínas específicas en la traducción que tienen una estructura particular y, por lo tanto, funcionan y, por lo tanto, afectan la estructura y función de la célula, lo que la hace especializarse .
El mecanismo específico para activar o desactivar genes es el siguiente:
Las células están expuestas a un estímulo (por ejemplo, un químico) que induce modificaciones epigenéticas dentro de la célula. Los complejos de hormona esteroide-receptor pueden actuar como factores de transcripción (alternativamente, los factores de transcripción pueden activarse mediante una molécula intracelular de segundo mensajero activada por un complejo peptídico hormona-receptor) que se puede unir a la región promotora de un gen con un motivo determinado y atraer otras enzimas (incluida la ARN polimerasa) que forman el complejo de iniciación de la transcripción, que activa el gen. Las modificaciones epigenéticas (debido a señales de desarrollo) como la acetilación de histonas o la desmetilación de histonas (a través de phf8) también pueden activar un gen.
Por lo tanto, ciertos genes se encienden en desarrollo y se expresan a medida que se producen ciertas proteínas (a través de una cadena específica de mrna transcrita y traducida) que tienen una estructura particular y afectan a la estructura y por lo tanto a la función de la célula. diferencia).
Ciertos genes también se desactivan a medida que las células se desarrollan debido a señales de desarrollo y / o un estímulo (p. Ej., Una proteína que pasa al citoto del citoplasma del huevo) que produce un complejo de enzimas (incluidas epigenéticas) que se acumulan en la región promotora cadena arriba un determinado gen, apagándolo mediante la metilación del ADN (a través de DNMT + mecp2) o la metilación de histonas (a través de MLL2 / trim28 + mecp2) que disminuye la expresión génica e impide que se expresen ciertos genes.
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Esto significa que una célula en desarrollo expresará una combinación única de genes, haciendo que se diferencie y se especialice.
