細胞の特殊化または細胞分化は、体内の一般的な細胞を特殊な細胞に変換するプロセスです。特殊化された細胞は、体内で特定の機能を実行できます。細胞の特殊化は、多細胞生物の 2 つの段階で発生します。 胚発生の間、細胞の特殊化は、主に細胞質決定基の細胞シグナル伝達によって起こります。大人の発達中、幹細胞 主に遺伝子発現の調節により、さまざまなタイプの幹細胞に特化します。 この記事では、両方の発生段階における細胞の特殊化について説明します。
対象となる主な分野
1.細胞特化とは
– 定義、機能、機能
2.細胞はどのように特殊化されるのか
– 胚発生、成体発生
重要な用語:成体幹細胞、細胞の特殊化、細胞質決定基、胚性幹細胞、エピジェネティック制御、シグナル伝達カスケード
セル スペシャライゼーションとは
細胞の特殊化とは、発生中の組織の位置に基づいて細胞が分化することを指します。多細胞生物内では、細胞の特殊化は、組織修復中および正常な細胞代謝回転中に何度も発生します。また、胚の中で、細胞は多細胞生物を形成するために様々な種類に分化しています。セルの特殊化は 図 1 に示されています。
図 1:セルの特殊化
細胞の特殊化により、細胞のサイズ、形状、代謝活動、膜電位、シグナルへの応答性が変化します。
細胞はどのように特殊化されますか
人生のさまざまな発達段階で、さまざまな種類の細胞の特殊化が観察されます。
胚発生中の細胞の特殊化
接合子は受精の受胎産物であり、単一の細胞で構成されています。有糸分裂によって多くの細胞に分裂し、割球を形成します。割球の細胞は全能性です。 そしてそれらは胎盤だけでなく体内のあらゆる種類の細胞に分化することができます. 8 細胞期の細胞は、胚性幹細胞として知られています。 .胚性幹細胞は多能性です。 動物の体のあらゆる種類の細胞に分化することができます。植物の多能性細胞は、分裂組織細胞として知られています。これらの胚性幹細胞は、体内の 3 つの胚葉 (内胚葉、外胚葉、および中胚葉) に分化します。胚葉の細胞は多能性です。 そしてそれらは、3つの胚葉のそれぞれから発達した体の対応する組織に分化することができます.胚発生は 図 1 に示されています。
図 1:胚発生
胚発生中に起こる細胞分裂は非対称細胞分裂の一種です。 非対称細胞分裂 異なる発達運命を持つ娘細胞を生み出します。非対称細胞分裂の 2 つの主な理由は、細胞質決定基と異なる細胞シグナル伝達カスケードです。 細胞質決定因子 親細胞の調節分子です。 シグナリング カスケード 、特定の細胞は、シグナル伝達分子を伝達することにより、隣接する細胞がそのタイプに発達するように誘導します。
成人期の細胞分化
多細胞生物には、体内で特定の機能を実行するように特化されたさまざまな種類の細胞があります。特定の機能を実行する細胞は、組織に配置されます。したがって、特定の組織は、定義された機能を持つ細胞で構成されています。成人の体内の特殊化されていない細胞は、成体幹細胞として知られています . 図 3 は、血液中の造血幹細胞の特殊な細胞型への分化を示しています。 .
図 3:造血幹細胞の分化
幹細胞から特殊な細胞を生成する主なメカニズムは、エピジェネティックなメカニズムによる遺伝子発現の調節です。したがって、細胞の種類は遺伝子発現のレベルで決定されます。さらに、遺伝子発現のパターンは世代を超えて維持されなければなりません。異なる遺伝子発現は、ヒストン修飾とさまざまなレベルの DNA メチル化によって達成されます。一般に、胚性幹細胞と多能性成体幹細胞の DNA メチル化のパターンは同じです。しかし、特殊な体細胞では違います。成体幹細胞は多能性があり、その多能性は OCT4、SOX2、および NANGO として知られる転写因子によって維持されています。
結論
細胞の特殊化とは、多細胞生物の体の特定の機能を実行するための細胞の分化です。胚発生と成体発生の間には、さまざまな種類の細胞の特殊化が発生します。胚発生中、割球内の細胞は、細胞シグナル伝達および細胞質決定因子によって異なる効力を持つ細胞に分化します。成人の発達中、遺伝子発現の調節を通じて細胞の特殊化が起こります。
参照:
1.「細胞分化」。ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018 年 3 月 17 日、こちらから入手可能。 SBP、こちらから入手できます。
画像提供:
1. 「図 2. Résultats de différenciation de cellules souches en une des trois différentes catégories de cellules qui se sous-divisent en types de cellules spécifiques avec des rôles précis7」Ryongraf 著（CC BY-SA 4.0）、コモンズ ウィキメディア経由
2。 Commons Wikimedia 経由の米国政府 (パブリック ドメイン) による「Stemcelldifferentiaion」
3.「422 Feature Stem Cell new」OpenStax College – Anatomy &Physiology、Connexions Web サイト、2013 年 6 月 19 日 (CC BY 3.0)、Commons Wikimedia 経由
