Genes que controlan Pluripotency

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Las células madres conservan la capacidad de dividir en vida y de dar lugar a los progenitores de células especializadas para reemplazar los que han muerto o se pierdan de un tejido. Estas características se refieren como la uno mismo-renovación y división differentiative, respectivamente. La combinación de estos dos tipos de división celular da la reconstitución a largo plazo de células madres, ofreciendo posteriormente un abastecimiento del curso de la vida de estas células y de su progenie. Este artículo se centra en las células madres embrionarias (ESCs) como ejemplo de las células madres pluripotent.

¿Cuál es Pluripotency?

No todas las células madres poseen un potencial igual de producir tipos especializados de la célula. El potencial de la suma de una célula de dar diversos tipos especializados de la célula se llama potencia del `'. ESCs posee pluripotency. Pluripotency refiere a la capacidad de una célula de generar las tres capas de germen embrionarias mayores:  el endodermo, ectodermo y mesodermo. Los tres linajes dan lugar a cualquier célula pulsan hacia adentro la carrocería.  

ejemplo 3d de la fabricación de células madres pluripotent inducidas. Haber de imagen: Meletios Verras/Shutterstock
ejemplo 3d de la fabricación de células madres pluripotent inducidas (iPSCs). Haber de imagen: Meletios Verras/Shutterstock

¿Cómo está Pluripotency mantuvo?

Hay pensamiento numeroso de los factores para influenciar el mantenimiento del estado no diferenciado. Éstos se pueden dividir en factores intrínsecos y factores extrínsecos:

  1. Los factores intrínsecos se relacionan con los procesos que ocurren dentro de la célula.
  2. Los factores extrínsecos son los que influencian la célula de fuentes externas.

Los factores intrínsecos más importantes son factores de la transcripción. De éstos, hay tres reguladores principales: el factor Octamer-obligatorio de la transcripción (OCT4), Sexo-determinando la Y-caja 2 (SOX2) de la región y Nanog. El acto tres junto para prevenir la diferenciación de una de dos poblaciones de células que son formadas por el embrión del escenario de 8 células. La población interna forma la masa interna de la célula (ICM), mientras que la población exterior hace el trophectoderm (TE). Las células del ICM contienen el ESCs pluripotent.

Las ayudas OCT4 establecen el ICM en un lazo mutuamente antagónico con otro factor llamado Cdx-2. Esto se ilustra aquí:

Cuadro 1: Cdx-2 reprime la actividad Oct-4 en el TE, por lo tanto manteniendo TE. Oct-4 reprime recíproco la expresión Cdx-2 por las células del ICM, manteniendo semejantemente estas células como ESCs.
Cuadro 1: Cdx-2 reprime la actividad Oct-4 en el TE, por lo tanto manteniendo TE. Oct-4 reprime recíproco la expresión Cdx-2 por las células del ICM, manteniendo semejantemente estas células como ESCs.

Otros pares que obran recíprocamente de factores de la transcripción son OCT4 y Nanog. Previenen secuencialmente la diferenciación del ICM - primero al trophectoderm (vía OCT4) entonces al endodermo primitivo (Nanog).

OCT4 puede también afectar a la expresión génica formando un complejo con SOX2 en el núcleo de célula. Esto es importante ambos en pluripotency que mantiene y la determinación de la especialización del linaje. Esta función se puede considerar en los ratones en los cuales se ha eliminado SOX2. Los ratones del golpe de gracia SOX2 sufren la muerte de la peri-implantación debido a la incapacidad de células para formar el epiblastos, derivada del ICM, que dan lugar a los tres linajes (mesodermos, endodermo y ectodermo).

La cantidad de OCT4 y de Nanog debe ser controlada; el énfasis excesivo de OCT4 hace las células del ICM distinguir en el endodermo primitivo y mesodermo. Nanog, que también mantiene pluripotency, puede causar semejantemente la diferenciación del ICM en el endodermo primitivo si bajo-se expresa.

Otro descompone en factores implicado en el mantenimiento de Pluripotency

Hay varios factores extrínsecos que afectan a pluripotency. El más notables son:

  1. LIF - Este cytokine mantiene las células del ES con la activación del JAK/STAT que hace señales el camino, que aumenta la transcripción de los genes implicados en la uno mismo-renovación. Sin embargo, LIF puede también activar el camino de ERK que estimula la diferenciación. Un equilibrio entre los dos es por lo tanto necesario mantener las células del ES y controlar la diferenciación.
  2. El β del factor de incremento de transformación (TGF-β) - dos grupos de la superfamilia de TGFβ está implicado en el mando de la uno mismo-renovación y la diferenciación en células humanas del ES: deshuese la proteína morfogenética (BMP) y nodal y el activin que hace señales las moléculas.
    1. BMP - Proteínas del BMP, específicamente BMP-2 y -4, heterodimers superficiales del receptor del lazo que causan la hacia arriba-regla de la identificación (inhibidores de la diferenciación). Esto ocurre vía las proteínas de SMAD 1, 5 y 8 que también reducen Oc=CT4 y Nanog que hacen señales dando por resultado la diferenciación de trofoblasto.
    2. Activin y - estas moléculas de transmisión de señales trabajan en la oposición al BMP y al acto vía el camino Smad2/3 para estimular Nanog y para inhibir la diferenciación de célula humana de salida - diferenciación específicamente de los nervios de transmisión de señales nodal.
  3. Transmisión de señales de FGF2 y de Wnt - éstos actúan sinérgico con activin y nodal para mantener el pluripotency de las células humanas del ES

Hay varios otros factores intrínsecos que también afectan a pluripotency. El más importante es epigenetics, que son los cambios en la expresión génica que no implican cambios en la serie de la DNA. Los cambios epigenéticos incluyen la modificación poste-de translación de la DNA por la acetilación y la metilación. La acetilación estimula típicamente el decompaction de la cromatina que permite a genes ser más accesibles a los factores de la transcripción. Esto tiene el efecto de habilitar la transcripción de genes en esta región. Inversamente, la metilación anima el empaque apretado de la cromatina, de tal modo haciendo genes inaccesibles a la maquinaria transcriptiva. Esto tiene el efecto de prevenir la transcripción de los genes en esta región. Posteriormente, el mando del estado transcriptivo de la cromatina afecta a la diferenciación y a la especialización de la célula.

Inducción de células pluripotent de somático (células distinguidas)

Históricamente, la diferenciación se ha mirado como irreversible, con la reprogramación celular a volver al estado no diferenciado probablemente imposible. Sin embargo, el primer ejemplo de reprogramar las células somáticas al estado pluripotent en 1962 por sir Juan Gurdon refutó este dogma. Gurdon produjo un renacuajo combinando una célula de huevo de la rana falta de un núcleo (enucleated) con el núcleo de una célula somática epitelial intestinal de un renacuajo. Este proceso fue llamado transferencia nuclear de la célula somática (SCNT). SCNT fue ejecutado en la reproducción del remachador las ovejas. Esto reveló que la célula somática poseyó la información necesaria para generar un organismo entero y la célula de huevo poseyó los factores capaces de iniciar la reprogramación de la célula. En 2001 la fusión de célula fue revelada como estrategia alternativa de la generación del iPSC; una fusión de participación de proceso de células somáticas con ESCs. Esta estrategia pavimentó la manera para la producción de variedades de células de ESCs del ratón en 1981, y entonces al ser humano ESCs en 1998.

El avance más reciente de la reprogramación somática fue proporcionado en 2006 el descubrimiento de células madres pluripotent inducidas (iPSCs) por el investigador Shinya Yamanaka. Estas células son las células somáticas (de la carrocería) que han experimentado la reprogramación vía la expresión ectópica de un cóctel de los factores de la transcripción expresados en ESCs.

Yamanaka utilizó un retrovirus para entregar cuatro factores de reprogramación de la transcripción en un fibroblasto somático del ratón. Estos factores eran el 3 /4 de octubre (factor-3/4) Octamer-obligatorio de la transcripción, Sox2 (Sexo-que determina la región Y) - encajone 2, Klf4 (Kruppel como factor-4), y c-Myc. En 2007, el mismo principio fue aplicado a un fibroblasto humano somático para producir los iPSCs humanos (hiPSCs) usando un diverso sistema de envío (vector) llamado un lentivirus y diversos factores de reprogramación; 3 /4 de octubre, Sox2, Nanog, y Lin 28.

Esto que reprograma hace las células detectar la característica de una célula madre embrionaria. las derivaciones de la generación del iPSC pueden las preocupaciones éticas asociadas a ESCs. Evitan las preocupaciones éticas que rodean la destrucción del embrión; el seguro se refiere a resultar del rechazo receptor del donante ESCs; y, la disponibilidad limitada del embrión. Posteriormente, los iPSCs ofrecen una fuente de células madres pluripotent sin ningunas desventajas éticas asociadas.

Fuentes

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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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