Concetti Chiave
- I processi differenziativi portano le cellule da uno stato proliferante a uno terminalmente differenziato, definendo un percorso di specializzazione funzionale.
- La memoria cellulare conserva i cambiamenti di espressione genica attraverso meccanismi come circuiti di retroazione positiva, metilazione del DNA e modificazioni degli istoni.
- I circuiti a retroazione positiva assicurano che un regolatore della trascrizione stimoli la propria sintesi, mantenendo costante l'espressione genica nelle cellule figlie.
- La metilazione del DNA blocca l'espressione genica e si trasmette alle cellule figlie mediante un enzima che copia il profilo di metilazione dal filamento parentale.
- Le modificazioni degli istoni influenzano l'espressione genica e, trasmesse alle cellule figlie, richiamano enzimi modificatori per mantenere la memoria cellulare.
Processi differenziativi e impegni
I processi differenziativi sono basati su cambiamenti di piani di espressione genica lungo un percorso che va dalla cellula proliferante a quella terminalmente differenziata che non si divide più. In biologia questi cambiamenti progressivi che portano a specializzazioni funzionali via via più mirate sono chiamati impegni (dall’inglese commitment) e le cellule che intraprendono la via differenziativa vengono definite impegnate (committed). I meccanismi di regolazione dell’espressione genica con cui si attua l’ampia gamma di piani di differenziamento delle cellule animali, anche se molteplici, sono perlopiù basati sulla sintesi di fattori di crescita specifici e RNA con funzione regolatoria.
Meccanismi di memoria cellulare
Come si mantengono in una cellula i cambiamenti di espressione genica in modo da non variare il tipo di differenziamento?
Come si trasmettere via via questo impegno alle cellule figlie nei diversi stadi fino al termine del differenziamento?
Questo processo va sotto il nome di memoria cellulare e si basa almeno su tre meccanismi a oggi noti:
- i circuiti a retroazione (feedback) positiva
- la metilazione del DNA
- la modificazione degli istoni
Retroazione positiva e metilazione
Nei processi a retroazione positiva un regolatore della trascrizione dei geni per lo specifico tessuto è allo stesso tempo anche attivatore della trascrizione di se stesso; in questo modo quando verrà distribuito alle cellule figlie durante le divisioni cellulari potrà stimolare la propria sintesi in ognuna di esse mantenendo un livello di espressione invariato durante le generazioni cellulari successive.
La metilazione delle citosine del DNA dei geni la cui espressione deve essere inibita o bloccata porta al reclutamento di alcune proteine che effettivamente impediscono la trascrizione del gene e questo profilo di metilazione si trasmette alle cellule figlie mediante un enzima che copia la metilazione del filamento parentale su quello neosintetizzato.
Modificazioni degli istoni
Le modificazioni degli istoni dipendono, dalla presenza nella cellula, di enzimi che producono sugli istoni dei cambiamenti permanenti (acetilazioni/deacetilazioni, metilazioni) che a loro volta determinano la regolazione dell’espressione di specifici geni. Gli istoni modificati trasmessi alla progenie richiamano nelle cellule figlie gli stessi enzimi modificatori che agiranno sugli istoni neo-sintetizzati modificandoli a loro volta e mantenendo così la memoria cellulare.
Domande da interrogazione
- Qual è il significato dei processi differenziativi nelle cellule?
- Come si mantiene la memoria cellulare durante il differenziamento?
- Qual è il ruolo della metilazione del DNA nei processi di differenziamento?
I processi differenziativi si riferiscono ai cambiamenti di espressione genica che portano le cellule da uno stato proliferante a uno stato terminalmente differenziato, definendo così le cellule come "impegnate" nel loro percorso di specializzazione (testo).
La memoria cellulare si mantiene attraverso meccanismi come i circuiti a retroazione positiva, la metilazione del DNA e le modificazioni degli istoni, che garantiscono la trasmissione dei cambiamenti di espressione genica alle cellule figlie (testo).
La metilazione del DNA inibisce l'espressione di specifici geni bloccandone la trascrizione e questo profilo di metilazione viene trasmesso alle cellule figlie, assicurando la continuità del differenziamento (testo).
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