DSC00767

Z funkcjonalnego punktu widzenia w komórkach można wyróżnić trzy grupy genów:

1.    Geny kodujące podstawowe czynności komórek: funkcjonowanie tych genów zapewnia możliwość przeżywania komórek i ich dalszych podziałów.

2.    Geny, które są związane z uzyskaniem przez komórki ich stanu kompetencji.

3.    Geny warunkujące funkcje wyspecjalizowane; np. syntezę i transport na zewnątrz komórek substancji międzykomórkowych czy hormonów, lub też warunkujące produkcję białek charakterystycznych tylko dla komórek poszczególnych tkanek i narządów (np. hemoglobiny w krwinkach, czy też miozyny w mięśniach).

Uzyskanie stanu kompetencji komórek do różnicowania jest procesem, który zapewnia nieprzypadkowy rozwój całego organizmu i uzyskanie pewnej określonej morfologii ciała. W trakcie rozwoju zarodkowego realizacja programu rozwoju jest sprzężeniem morfogenezy i różnicowania komórek. Program ten jest realizowany przez decyzje dotyczące determinacji przestrzennej różnicowania komórek.

Charakterystyka procesu różnicowania komórek

Różnicowanie komórek organizmu podczas jego rozwoju można rozpatrywać bądź jako serię stanów aktywacji, bądź zahamowania aktywacji genów nadrzędnych selekcjonujących różne drogi rozwoju komórek siostrzanych. Poprzez kilka takich serii albo aktywacji lub inaktywacji poszczególnych genów nadrzędnych, poszczególne grupy komórek uzyskują pewną kombinacje stanów aktywacji jednych, a zahamowania innych genów nadrzędnych określających ich kompetencję do ostatecznego różnicowania.

Determinacja komórek prowadzi do osiągnięcia pewnego trwałego stanu ich kompetencji rozwojowej. Zainicjowane w trakcie determinacji zmiany stanu komórki są trwałe i są przekazywane następnym pokoleniom. Zatem uzyskany stan kompetencji (determinacji) ma charakter instrukcji zapamiętanej i przekazywanej następnym pokoleniom komórek. To .zapamiętanie i przekazanie komórkom potomnym stanu determinacji” może się wiązać z trwałą zmianą stanu konformacji cząsteczek DNA, z określonym sąsiedztwem poszczególnych odcinków genomu uzyskanym w wyniku dodania lub delecji pewnych fragmentów nici DNA. z trwałym lokalnym przyłączeniem pewnej domeny białka regulacyjnego do DNA albo z nieodwracalną metylacją DNA. Niektóre bardziej szczegółowe dane dotyczące trwałych zmian w genomie w trakcie rozwoju i różnicowania omówione są w następnych dwóch podrozdziałach

istnieje szereg mechanizmów molekularnych kontrolujących stan genomu komórek trwale zdeterminowanych w rozwoju. Nieodwracalność stanu determinacji wykazano doświadczalnie u wielu badanych organizmów. Na przykład komórki, które stały się nabłonkiem nie tracą możliwości podziałów po wyizolowaniu z organizmu. Nabłonek taki można hodować w odpowiednich pożywkach i daje on początek linii komórkowej, która nie traci swojego charakteru nabłonkowego przez wiele pokoleń. Podobnie jednak, jak to jest w organizmie, taka linia ma ograniczoną żywotność. Po kilkudziesięciu pokoleniach linia komórek w końcu wymiera, ale do końca nie traci swojego stanu zróżnicowania. Komórki zmienione, czyli transformowane mogą przejawiać ciągłą zdolność do samoodnowy (linie nieśmiertelne, czyli immortalizowane). a takie nieprawidłowości w różnicowaniu i odróżnicowaniu ich stanów. Zjawiska odróżnicowania mogą także występować w przypadku zaburzeń genetycznych albo fizjologicznych, lub wreszcie w przypadkach uszkodzeń mechanicznych organizmu (zranień). Istnieje więc szereg typów nieprawidłowości w procesie różnicowania, które umożliwiają doświadczalne badanie tego procesu.