Gènes qui règlent Pluripotency

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Les cellules souche maintiennent la capacité de se diviser durant toute la durée et de provoquer des ancêtres des cellules spécialisées pour remonter ceux qui sont morts ou sont détruits d'un tissu. Ces caractéristiques désigné sous le nom du renouvellement automatique et de la division differentiative, respectivement. La combinaison de ces deux types de division cellulaire donne la reconstitution à long terme des cellules souche, fournissant par la suite une alimentation de vie en ces cellules et leur progéniture. Cet article se concentre sur les cellules souche embryonnaires (ESCs) comme un exemple des cellules souche pluripotent.

Quel est Pluripotency ?

Pas toutes les cellules souche possèdent un potentiel égal de produire les types spécialisés de cellules. Le potentiel de montant d'une cellule de donner différents types spécialisés de cellules est pouvoir appelé de `'. ESCs possèdent le pluripotency. Pluripotency se réfère à la capacité d'une cellule de produire des trois couches de germe embryonnaires principales :  l'endoderme, ectoderm et mesoderm. Chacune des trois lignées provoque n'importe quelle cellule saisissent le fuselage.  

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illustration 3d d'effectuer des cellules souche pluripotent induites (iPSCs). Crédit d'image : Meletios Verras/Shutterstock

Comment Pluripotency va-t-il a-t-il mis à jour ?

Il y a nombreuse pensée de facteurs pour influencer la maintenance de la condition indifférenciée. Ceux-ci peuvent être divisés en facteurs intrinsèques et facteurs extrinsèques :

  1. Les facteurs intrinsèques rapportent aux procédés qui se produisent dans la cellule.
  2. Les facteurs extrinsèques sont ceux qui influencent la cellule des sources externes.

Les facteurs intrinsèques les plus importants sont des facteurs de transcription. De ces derniers, il y a trois régulateurs principaux : le facteur Octamer-grippant de transcription (OCT4), Sexe-déterminant le Y-cadre 2 (SOX2) de région et le Nanog. Chacun des acte trois ensemble pour éviter la différenciation d'une de deux populations des cellules qui sont constituées par l'embryon d'étape de 8 cellules. La population intérieure forme la masse intérieure de cellules (ICM), alors que la population extérieure devient le trophectoderm (TE). Les cellules du missile aux performances améliorées renferment l'ESCs pluripotent.

Les aides OCT4 déterminent le missile aux performances améliorées dans une relation mutuellement antagonique avec un autre facteur Cdx-2 appelé. Ceci est illustré ici :

Le schéma 1 : Cdx-2 réprime l
Le schéma 1 : Cdx-2 réprime l'activité Oct-4 dans le TE, pour cette raison mettant à jour TE. Oct-4 réprime réciproquement l'expression Cdx-2 par des cellules de missile aux performances améliorées, mettant à jour assimilé ces cellules comme ESCs.

Des autres paires de interaction de facteurs de transcription sont OCT4 et Nanog. Elles évitent séquentiellement la différenciation du missile aux performances améliorées - d'abord au trophectoderm (par l'intermédiaire d'OCT4) puis à l'endoderme primitif (Nanog).

OCT4 peut également affecter l'expression du gène en formant un composé avec SOX2 au noyau de cellules. C'est important les deux le pluripotency de mise à jour et en déterminant la spécialisation de lignée. Ce fonctionnement peut être vu chez les souris chez lesquelles SOX2 a été assommé. Les souris du coup de grâce SOX2 souffrent la mort de peri-implantation due à l'incapacité des cellules de former les epiblast, dérivée du missile aux performances améliorées, qui provoquent les trois lignées (mesoderm, endoderme et ectoderm).

La quantité d'OCT4 et de Nanog doit être réglée ; l'overexpression d'OCT4 fait différencier des cellules de missile aux performances améliorées dans l'endoderme primitif et mesoderm. Nanog, qui met à jour également le pluripotency, peut assimilé entraîner la différenciation du missile aux performances améliorées dans l'endoderme primitif s'il sous-est exprimé.

Autre factorise impliqué dans la maintenance de Pluripotency

Il y a plusieurs facteurs extrinsèques qui affectent le pluripotency. Les plus notables sont :

  1. LIF - Cette cytokine met à jour des cellules d'es par l'activation du JAK/STAT signalant la voie, qui augmente la transcription des gènes impliqués dans le renouvellement automatique. Cependant, LIF peut également activer la voie d'ERK qui stimule la différenciation. Un reste entre les deux est pour cette raison nécessaire pour mettre à jour des cellules d'es et pour régler la différenciation.
  2. Le β de facteur de croissance transformant (TGF-β) - deux groupes du superfamily de TGFβ sont impliqué dans le contrôle du renouvellement automatique et la différenciation en cellules humaines d'es : protéine morphogénétique osseuse (BMP) et nodal et activin signalant des molécules.
    1. Véhicule blindé amphibie soviétique d'infanterie - Protéines de véhicule blindé amphibie soviétique d'infanterie, particulièrement BMP-2 et -4, hétérodimères extérieurs de récepteur de grippage qui entraînent le -règlement de l'identification (inhibiteurs de différenciation). Ceci se produit par l'intermédiaire des protéines de SMAD 1, 5 et 8 qui réduisent également Oc=CT4 et Nanog signalant ayant pour résultat la différenciation du trophoblaste.
    2. Activin et - ces molécules de signalisation fonctionnent en opposition au véhicule blindé amphibie soviétique d'infanterie et à l'acte par l'intermédiaire de la voie Smad2/3 pour stimuler Nanog et pour empêcher la différenciation cellulaire humaine d'ESC - différenciation particulièrement neurale de signalisation nodale.
  3. Signalisation de FGF2 et de Wnt - ceux-ci agissent synergiquement avec l'activin et nodal de mettre à jour le pluripotency des cellules humaines d'es

Il y a plusieurs autres facteurs intrinsèques qui affectent également le pluripotency. Le plus important est epigenetics, qui est des changements d'expression du gène qui ne concernent pas des changements de la séquence d'ADN. Les modifications épigénétiques comprennent la modification goujon-de translation de l'ADN par acétylation et méthylation. L'acétylation stimule type le decompaction de la chromatine qui permet à des gènes d'être plus accessibles aux facteurs de transcription. Ceci a l'effet d'activer la transcription des gènes dans cette région. Réciproquement, la méthylation encourage l'emballage serré de la chromatine, rendant de ce fait des gènes inaccessibles aux machines transcriptionnelles. Ceci a l'effet d'éviter la transcription des gènes dans cette région. Par la suite, le contrôle de l'état transcriptionnel de la chromatine affecte la différenciation et la spécialisation de la cellule.

Admission des cellules pluripotent de somatique (cellules différenciées)

Historiquement, la différenciation a été considérée comme irréversible, avec la reprogrammation cellulaire à retourner à la condition indifférenciée vraisemblablement impossible. Cependant, le premier cas de reprogrammer des cellules somatiques à la condition pluripotent en 1962 par monsieur John Gurdon a réfuté ce dogme. Gurdon a produit un têtard en combinant une cellule d'oeufs de grenouille exempte d'un noyau (énucléé) avec le noyau à partir d'une cellule somatique épithéliale intestinale d'un têtard. Ce procédé s'est nommé transfert nucléaire de cellule somatique (SCNT). SCNT a été mis en application dans le clonage du chariot les moutons. Ceci a indiqué que la cellule somatique a possédé les informations nécessaires pour produire d'un organisme entier et la cellule d'oeufs a possédé des facteurs capables de commencer la reprogrammation de cellules. En 2001 la fusion de cellules a été indiquée comme stratégie alternative du rétablissement d'iPSC ; une fusion concernante de processus des cellules somatiques avec ESCs. Cette stratégie a préparé le terrain pour la production des lignées cellulaires d'ESCs de souris en 1981, et puis l'être humain ESCs en 1998.

La plupart de progrès récent dans la reprogrammation somatique a été équipé en 2006 de découverte des cellules souche pluripotent induites (iPSCs) par le chercheur Shinya Yamanaka. Ces cellules sont des cellules somatiques (de fuselage) qui ont subi la reprogrammation par l'intermédiaire de l'expression ectopique d'un cocktail des facteurs de transcription exprimés en ESCs.

Yamanaka a employé un rétrovirus pour fournir quatre facteurs de reprogrammation de transcription dans un fibroblaste somatique de souris. Ces facteurs étaient les 3/4 octobre (le facteur-3/4) Octamer-grippant de transcription, Sox2 (Sexe-déterminant région Y) - enfermez dans une boîte 2, Klf4 (Kruppel comme factor-4), et c-Myc. En 2007, le même principe a été appliqué à un fibroblaste humain somatique pour produire les iPSCs humains (hiPSCs) utilisant un système de distribution différent (vecteur) appelé un lentivirus et de différents facteurs de reprogrammation ; 3/4 octobre, Sox2, Nanog, et Lin 28.

Ceci qui reprogramme fait acquérir des cellules la caractéristique d'une cellule souche embryonnaire. les dérivations de rétablissement d'iPSC peuvent des préoccupations éthiques liées à ESCs. Elles évitent les préoccupations éthiques entourant la destruction d'embryon ; la sécurité concerne résulter du refus réceptif du donneur ESCs ; et, la disponibilité limitée d'embryon. Par la suite, les iPSCs ne fournissent une source des cellules souche pluripotent sans aucun inconvénient éthique associé.

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Last Updated: May 21, 2019

Hannah Simmons

Written by

Hannah Simmons

Hannah is a medical and life sciences writer with a Master of Science (M.Sc.) degree from Lancaster University, UK. Before becoming a writer, Hannah's research focussed on the discovery of biomarkers for Alzheimer's and Parkinson's disease. She also worked to further elucidate the biological pathways involved in these diseases. Outside of her work, Hannah enjoys swimming, taking her dog for a walk and travelling the world.

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