विकास में कोशिका विभेदन
कैसे एक प्रतिबद्ध कोशिका एक विशेष परिपक्व कोशिका प्रकार की विशिष्ट संरचना, जीन अभिव्यक्ति और कार्य प्राप्त करती है।
Definition
विकास में कोशिका विभेदन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक प्रतिबद्ध अग्रदूत कोशिका जीन का एक कोशिका-प्रकार-विशिष्ट सेट व्यक्त करती है और विकासशील जीव के भीतर एक परिपक्व, विशिष्ट कोशिका की आकृति विज्ञान और कार्य प्राप्त करती है।
Scope
यह विषय विभेदन के आणविक कार्यान्वयन को शामिल करता है: मास्टर नियामक प्रतिलेखन कारक, कोशिका-प्रकार-विशिष्ट जीन-अभिव्यक्ति कार्यक्रमों की स्थापना, उन कार्यक्रमों का एपिजेनेटिक स्थिरीकरण, और विभेदन, विभाजन और कोशिका-चक्र निकास के बीच संबंध। यह पुन: प्रोग्रामिंग और ट्रांसडिफरेंशिएशन द्वारा प्रकट विभेदित अवस्था की प्लास्टिसिटी को भी संबोधित करता है।
Core questions
- जीन अभिव्यक्ति का एक कोशिका-प्रकार-विशिष्ट कार्यक्रम कैसे चालू और स्थिर होता है?
- विभेदन में मास्टर नियामक प्रतिलेखन कारक क्या भूमिका निभाते हैं?
- एपिजेनेटिक संशोधन कोशिका विभाजनों में एक विभेदित अवस्था को कैसे बनाए रखते हैं?
- विभेदित अवस्था कितनी प्रतिवर्ती या लचीली है?
Key theories
- मास्टर नियामक कारक और जीन-नियामक नेटवर्क
- कोशिका प्रकार प्रतिलेखन कारकों द्वारा स्थापित किए जाते हैं जो जीन-नियामक नेटवर्क के शीर्ष पर कार्य करते हैं, कोशिका-प्रकार-विशिष्ट जीन के बैटरी को चालू करते हैं; कुछ मामलों में एक एकल ऐसा कारक एक विभेदित कोशिका प्रकार को दूसरे की ओर पुनर्निर्देशित कर सकता है।
- विभेदित अवस्था की प्लास्टिसिटी और पुन: प्रोग्रामिंग
- विभेदन निरंतर नियामक और एपिजेनेटिक इनपुट द्वारा बनाए रखा जाता है न कि स्थायी आनुवंशिक परिवर्तन द्वारा, इसलिए कारकों का एक परिभाषित संयोजन एक विभेदित कोशिका को एक प्लुरिपोटेंट अवस्था में रीसेट कर सकता है।
Mechanisms
एक बार जब एक कोशिका प्रतिबद्ध हो जाती है, तो मास्टर नियामक प्रतिलेखन कारक डाउनस्ट्रीम जीन के नेटवर्क को सक्रिय करते हैं जो कोशिका प्रकार को परिभाषित करने वाले प्रोटीन का उत्पादन करते हैं, जबकि वैकल्पिक नियति के कार्यक्रमों को दबाते हैं। विभेदन को एपिजेनेटिक संशोधनों — डीएनए मेथिलिकरण और हिस्टोन निशान — और क्रोमेटिन पुनर्गठन द्वारा प्रबलित किया जाता है जो अभिव्यक्ति पैटर्न को विभाजन के माध्यम से वंशानुगत बनाता है। कई कोशिका प्रकार कोशिका चक्र से बाहर निकल जाते हैं क्योंकि वे अंततः विभेदित होते हैं। फिर भी अवस्था पूर्ण नहीं होती है: उपयुक्त कारकों की प्रायोगिक अभिव्यक्ति कोशिका प्रकारों के बीच ट्रांसडिफरेंशिएशन या प्लुरिपोटेंसी के लिए पूर्ण पुन: प्रोग्रामिंग को प्रेरित कर सकती है, यह दर्शाता है कि जीनोम बरकरार रहता है और नियामक इनपुट पहचान निर्धारित करते हैं।
Clinical relevance
स्टेम कोशिकाओं का विशिष्ट कोशिका प्रकारों में निर्देशित विभेदन पुनर्योजी चिकित्सा और रोग मॉडलिंग के लिए केंद्रीय है, जबकि सामान्य विभेदन का नुकसान कई कैंसर की एक पहचान है। यह प्रविष्टि शैक्षिक है और चिकित्सा मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।
History
वैडिंगटन की एपिजेनेटिक परिदृश्य की छवि ने विभेदित अवस्थाओं की ओर शाखाओं वाले रास्तों से नीचे लुढ़कती कोशिकाओं के विचार को पकड़ लिया। परमाणु-स्थानांतरण प्रयोगों से पता चला कि विभेदित नाभिक पूर्ण क्षमता बरकरार रखता है, और परिभाषित कारकों द्वारा प्लुरिपोटेंसी का बाद का प्रेरण इस बात की पुष्टि करता है कि विभेदन सिद्धांत रूप में प्रतिवर्ती है।
Key figures
- Conrad Waddington
- John Gurdon
- Shinya Yamanaka
Related topics
Seminal works
- takahashi2006
- gilbert2016
Frequently asked questions
- एक विभेदित कोशिका को दूसरे प्रकार में बदलने से क्या रोकता है?
- जीन अभिव्यक्ति के स्थिर पैटर्न, एपिजेनेटिक निशानों द्वारा प्रबलित, कोशिका की पहचान को बंद कर देते हैं और बेटी कोशिकाओं को पारित कर दिए जाते हैं, इसलिए प्रकार सामान्य रूप से बनाए रखा जाता है।
- क्या एक विभेदित कोशिका को रीसेट किया जा सकता है?
- हाँ — प्रयोगों से पता चलता है कि प्रतिलेखन कारकों का एक परिभाषित सेट प्रदान करने से एक विभेदित कोशिका को एक प्लुरिपोटेंट अवस्था की ओर वापस प्रोग्राम किया जा सकता है, क्योंकि इसका जीनोम पूर्ण रहता है।