Comunicazione intracellulare

Comunicazione intracellulare

I geni housekeeping sono espressi in tutti i tipi di cellula e sono essenziali durante la segmentazione, quando le cellule devono solo dividersi per aumentare di numero: tutte le cellule possiedono lo stesso genoma, allora perché sono tanto diverse?

Una piccola percentuale di ogni cellula esprime geni speciali, che rendono la cellula diversa dalle altre. Questi geni permettono alla cellula di assumere una specifica funzione, morfologia e localizzazione che la caratterizzano e distinguono dagli altri tipi cellulari.

Le cellule possono differenziarsi perché l’espressione genica è inducibile: le cellule, comunicando tra di loro, inducono una cellula vicina o lontana a esprimere i geni particolari della cellula. Il timing, la linea del tempo nel corso dello sviluppo è importante: una cellula può variare l’espressione dei propri geni nell’arco dello sviluppo e assumere diversa funzione.

Regolazione epigenetica

La differenziazione cellulare dipende dalla regolazione epigenetica.

Regolazione trascrizionale

Gli istoni possono essere modificati post-traduzionalmente da enzimi, che attaccano alle code N-terminali delle proteine dei gruppi chimici:

• Acetilazione: il gruppo acetilico è aggiunto da acetil-transferasi e rimosso da deacetilasi.
• Metilazione: il gruppo metilico, mediata da metil-transferasi e demitilasi.

Anche il DNA stesso può essere metilato però, a differenza della metilazione sugli istoni, non induce l’espressione dei geni ma al contrario la blocca. Questi processi alterano l'accessibilità di proteine ed enzimi alle regioni del genoma: deacetilazione/deametilazione permettono l’espressione di geni che precedentemente non venivano espressi. Infatti, tutte le modificazioni sono reversibili: geni inattivi possono essere espressi in seguito a modificazioni post-traduzionali.

Regolazione del messaggero

I messaggeri possono essere più o meno stabili: se un messaggero viene stabilizzato e rimane più tempo nel citoplasma, viene tradotto più volte portando alla formazione di una grande quantità di proteina; la proteina può essere stabilizzata: la proteina subisce modificazioni nelle subunità che le permettono di persistere nella cellula e determinarne il destino.

Fenomeni d’induzione e competenza

Avvengono tra i foglietti embrionali adiacenti e sono fenomeni alla base di tutti i processi che avvengono durante lo sviluppo. Le cellule inducer emettono un segnale e le cellule responder lo ricevono e attivano una risposta cellulare (espressione genica, modificazioni delle proteine, etc). I responder in grado d’interpretare e rispondere al segnale captato sono competenti.

Differenziamento del cristallino nel topo

Durante lo sviluppo embrionale, nello stadio di nerula, l’embrione presenta il tubo neurale, ovvero il primordio del sistema nervoso centrale. Il tubo neurale ha una struttura tubiforme e nella parte anteriore nel cavo dell’embrione presenta delle dilatazioni, le vescicole, simmetriche rispetto all’asse longitudinale dell’embrione.

Nel cristallino la vescicola ottica funziona da inducer che manda segnali all’ectoderma sovrastante: il foglietto embrionale è competente a percepire il segnale e risponde formando il placoide del cristallino. In questo stadio l’ectoderma è in forma di epiblasto, un foglietto monostratificato che riveste interamente l’embrione. In seguito all’induzione si inspessisce per formare il placoide ottico.

Il placoide va incontro a invaginazione e induce anche l’invaginazione della vescicola ottica sottostante. La vescicola ottica risponde al segnale differenziandosi nella struttura che forma la retina.