Trafalgar hizo un buen trabajo al identificar por qué las células se diferencian, por lo que intentaré explicar ampliamente cómo se diferencian las células.
Las células están en constante comunicación entre ellas y su entorno a través de proteínas y moléculas pequeñas. Las células tienen receptores en su superficie celular que les permiten responder a señales particulares, pero no todas tienen el mismo tipo de receptores (y por lo tanto, no todas las células pueden responder a las mismas señales). En la etapa de desarrollo del blastocito (unos días después de la fertilización del óvulo), existe una capa de células epiblasto que puede convertirse esencialmente en todos los tipos de tejidos del cuerpo. Estas células del epiblasto se conocen como células madre embrionarias, y son pluripotentes porque pueden diferenciarse en las tres capas germinales (ectodermo, endodermo, mesodermo) que componen todos los tejidos y órganos del cuerpo de los mamíferos. Las células madre pluripotentes en el blastocisto deben diferenciarse durante la gastrulación (durante el desarrollo), en las que hay 3 capas germinales diferentes en el embrión en desarrollo (que representan tres tipos de tejidos que eventualmente se desarrollarán). Este es quizás el evento individual más importante durante el desarrollo de mamíferos, y es en esta etapa que las células del embrión en desarrollo comienzan a diferenciarse y formar órganos y tejidos [1].
La diferenciación en general (durante la gastrulación y más tarde durante el desarrollo de los mamíferos) está impulsada por señales mecánicas (gradientes de tensión mecánica en el embrión a medida que cambia de forma), por señales de adhesión celular (de la matriz extracelular y otras células), por señales solubles (proteínas u otras moléculas que pueden unirse a receptores en la superficie de la célula), por la tensión de oxígeno (el gradiente de oxígeno soluble) u otras señales solubles o insolubles. Estas señales pueden indicar a una célula que cambie su fenotipo y diferencie [2]. La diferenciación en general comienza con una señal que puede transducir su señal dentro de la célula. Las señales pueden ser transducidas en la célula por receptores en la superficie celular (que atraviesan la membrana celular) que se activan y cambian su forma al unirse la señal al receptor [3]. En algunos casos, la señal puede pasar directamente a través de la membrana celular y señalar al núcleo oa otras proteínas o moléculas intracelulares, pero la mayoría de las señales son demasiado grandes para pasar a través de la membrana y requieren un receptor de superficie celular para transducir la señal hacia el interior de la célula
Una vez que un receptor se conecta con una señal en la superficie de la célula, las proteínas intracelulares y los mensajeros se reclutan a la parte del receptor en el interior de la célula. Estas proteínas y mensajeros intracelulares se unen al receptor, reclutan otros mensajeros y finalmente activan una secuencia de eventos que lleva la señal al núcleo de la célula (donde se almacena todo el ADN). Una vez en el núcleo, estas señales intracelulares pueden activar los factores de transcripción, que son proteínas especializadas para unirse al ADN en sitios específicos y activar la expresión de ciertos genes. Por el contrario, la señalización de señales fuera de la célula también puede desactivar factores de transcripción particulares y reprimir la expresión de ciertos genes por vías de transducción similares. Las transcripciones (ARNm) de los genes que se activan o desactivan mediante la señalización en la superficie celular pueden traducirse en proteínas que se envían a la superficie celular (como receptores o proteínas secretadas por células) o permanecen dentro de la célula (como factores de transcripción, proteínas de señalización, proteínas estructurales). Además, la señalización celular y la transducción de señales pueden afectar el genoma modificando químicamente las histonas que envuelven el ADN (más detalles se pueden encontrar en mi respuesta anterior sobre histonas, ¿Qué es la acetilación de histonas?).
La diferenciación puede considerarse como un proceso celular que comienza con un evento iniciador y conduce a cambios en la expresión génica que hacen que una célula madre o progenitora especialice su función.
Referencias: (perdóneme por citar Wikipedia – mire las citas internas para más información).
[1] Gastrulation
[2] Diferenciación celular
[3] Transducción de señales en membranas celulares: proteínas quinasas y fosfotasas
