Níveis de diferenciação celular e controle

Níveis de diferenciação celular e controle!

Todos os processos celulares são controlados por enzimas (proteínas). Estes são sintetizados dentro da célula por genes.

A expressão de genes, isto é, proteínas sintetizadas por eles, pode ser controlada em três níveis diferentes e este controle é exercido por fatores presentes no citoplasma. Esses são:

I. Diferenciação efetuada no genoma:

A. Mudança no quantum do DNA:

A quantidade de DNA pode ser aumentada ou diminuída e, assim, a diferenciação pode ser provocada. O aumento ou diminuição pode ser conseguido pelos seguintes métodos.

1. Diminuição da Cromatina:

Boveri (1889) observou a diminuição da cromatina no zigoto do nematódeo Parascaris, ele descobriu que após a primeira clivagem, da célula mais próxima do pólo animal, parte do material cromossômico é derramado no citoplasma durante a segunda clivagem.

No estágio de 32 células, apenas duas células têm o complemento gênico completo (células germinativas primordiais), enquanto as restantes sofreram diminuição da cromatina (células somáticas presumíveis). Assim, diferentes células da blástula têm diferentes conteúdos de cromatina e possuem diferenciação quantitativa. O quantum de DNA diferencial tem interação nucleotransplasmática diferencial. Um fenômeno semelhante foi observado em alguns Diptera.

2. amplificação do gene:

Em oócitos anfíbios, a síntese de rRNA é muito ativa. Para isso, o gene para rRNA existe em um grande número de cópias. O genoma diplóide de Xenopus laevis contém quase 1600 cópias dos genes para rRNA e todos eles estão agrupados na região organizadora nucleolar.

Cada um desses nucléolos sintetiza ativamente o rRNA. Os cromossomos de lâmpada de óvulos de anfíbios têm cópias extras de genes de RNAt e mRNA que sintetizam grande número dessas moléculas. Estes têm uma influência reguladora sobre o processo de desenvolvimento.

3. Lesões genéticas:

Uma variedade mutante de Xenopus laevis possuía apenas um nucléolo em vez de dois normais. Esta deficiência de material nucleolar não impede o desenvolvimento normal. Quando esses mutantes foram acoplados, os filhotes eram de três tipos: Forma Normal (2nu), heterozigótica (1nu) e mutante homozigota (0.nu) na proporção mendeliana típica de 1: 2: 1. Os indivíduos sem nucléolo não não se desenvolve além dos estágios iniciais. O mutante (Onu) é formado devido à deleção dos genes 28S e 18S rRNA de um dos cromossomos.

(B) Alterações químicas no DNA:

O DNA pode ser quimicamente modificado por alquilação ou metilação para as quais as enzimas necessárias estão presentes dentro da célula. As reações afetam determinadas bases nucleotídicas do DNA, que por sua vez alteram outros resultados. Destes, a metilação ocorre somente após a replicação do DNA e, portanto, essa reação deve ocorrer toda vez que a replicação do DNA for concluída.

II. Controle de Diferenciação ao nível da transcrição:

Ao nível da transcrição durante o processo de síntese proteica, os vários genes presentes nos cromossomas de um embrião em desenvolvimento podem ser controlados pelos métodos seguintes.

1. Regulação genética pelas histonas:

A molécula de ADN de cadeia dupla possui grupos acídicos livres de ácido fosfórico na sua superfície exterior e estes podem estabelecer ligações firmes com os grupos NH ^{+ 2} dos aminoácidos básicos das cadeias de histona. Esta associação íntima de DNA e histonas impede o DNA de interações com outras substâncias no citoplasma, servindo, assim, como modelos para a produção de RNA. As histonas inibem a síntese de RNA iniciada por DNA para diminuir a atividade da DNA polimerase. Assim, histonas servem como repressores.

2. Regulação gênica por proteínas ácidas:

Estas são fosfoproteínas não histonas, sendo o triptofano e a tirosina os principais constituintes. Estas proteínas permanecem intimamente associadas ao DNA (complexo isento de histonas) e são consideradas mais vitais para as histonas de regulação gênica.

O complexo DNA-histona permanece inerte à transcrição, de modo que as proteínas ácidas interagem com as histonas básicas, colocando as histonas de certos genes críticos como promotores para que os genes possam ser transcritos.

3. Regulação gênica por heterocromatização:

A heterocromatina da interfase tem algum papel específico na regulação gênica. Por exemplo, a síntese de proteínas é muito menor em seres humanos onde as células do sangue contêm grandes massas de heterocromatina condensada, enquanto que nas células brancas do sangue, a síntese de proteínas é muito menor devido à falta de heterocromatina condensada.

III Controle de Diferenciação ao nível da tradução:

A mensagem transportada pelo mRNA tem de ser descodificada e os aminoácidos necessários devem ser recolhidos para formar as várias proteínas. Isso envolve várias etapas para que sempre haja a possibilidade de vários controles existirem em cada nível.

Os mecanismos reguladores importantes que existem no nível da tradução são os seguintes:

1. Movimento do mRNA do núcleo ao citoplasma:

É possível que todo o mRNA que sai do núcleo não atinja o citoplasma. Pode haver perda de bits de mRNA, o que significa que a tradução pode não estar correta. Se algum mRNA for impedido de atingir o citoplasma, a tradução também poderá ser diferente.

2. Retenção de degradação do mRNA dentro do núcleo:

O mRNA pode ser passado para o citoplasma ou pode ser degradado ou degradado devido a vários fatores. A degradação pode ocorrer em algumas porções das cadeias de mRNA, provocando uma tradução diferencial.

3. Mascaramento de mRNA:

Uma vez que o mRNA é mascarado, a tradução não é possível. Mascarar requer o trabalho de outro agente para agir. O mascaramento pode não ser completo, mas parcial, provocando diferenças na tradução.

4. Efeito de moléculas reguladoras específicas no mRNA:

Certas moléculas reguladoras presentes no citoplasma podem se associar ao mRNA e, assim, impedir que o mRNA desempenhe seu papel na tradução. A associação pode ser parcial ou completa.

5. Destruição do mRNA:

Às vezes, o mRNA pode atingir os ribossomos intactos, mas pode ser destruído devido a certas forças que podem existir. Isso impede ou altera o trabalho de tradução, trazendo assim diferenciação.

6. Inactivação Ribossómica:

Os ribossomas que normalmente desempenham um papel importante na síntese de proteínas podem ser inactivados de modo a que a proteína particular não possa ser formada. Depois de algum tempo, o ribossomo também pode ser ativado. Esse fenômeno provoca interrupções temporárias na tradução.

7. Alterações no enrolamento de cadeias polipeptídicas nascentes:

Durante a síntese de proteínas, as cadeias polipeptídicas formam o precursor das proteínas. Isso acontece dobrando. Qualquer alteração no padrão de dobramento pode alterar a estrutura e trazer diferenciação.

8. Alteração trazida nos fatores que influenciam a síntese protéica:

Muitos fatores, como hormônios, enzimas, etc., provocam diferenciação influenciando o caminho da síntese de proteínas. Hormônios são encontrados para ser muito eficazes nesse sentido, e eles trazem essas mudanças através de diferentes caminhos.

Eles podem atuar como depressores de genes. Quando uma injeção de hidrocortisona foi administrada a ratos, a taxa de síntese de RNA aumentou no fígado. Da mesma forma, se os estrogênios são injetados, o endométrio uterino mostra grande atividade. Percebe-se que a cortisona estimula a secreção das quatro enzimas: triptofano pirrolase, tirosina transaminase, glutâmica alanina transaminase e arginase. Os hormônios também podem influenciar a atividade enzimática no nível da tradução. Os hormônios afetam a atividade dos genes cromossômicos localizando-se no núcleo. Os hormônios são mais específicos de órgãos do que genes específicos.