Aula DIFERENCIAÇÃO CELULAR

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DIFERENCIAÇÃO 
CELULAR 
MSc. Stéphanie de Souza Vitório Alves 
ASPECTOS DE BIOLOGIA CELULAR E EMBRIOLOGIA 
DIFERENCIAÇÃO CELULAR 
 DIFERENCIAÇÃO = ESPECIALIZAÇÃO 
 
 É um conjunto de processos que transformam 
uma célula indiferenciada em uma célula 
especializada; 
 
 Resultado da atuação de uma série de 
controles de expressão gênica; 
 
 A morfologia e fisiologia das células são 
definidas, tornando-as capazes de realizar 
determinada função; 
 
 
 
 
 
 
 
DIFERENCIAÇÃO x POTENCIALIDADE 
Grau de 
especialização 
Capacidade de 
originar outros 
tipos celulares 
Blastômeros x Células nervosas 
ASPECTOS DA EMBRIOGÊNESE 
 A DIFERENCIAÇÃO SE INICIA NA EMBRIOGÊNESE 
ASPECTOS DA EMBRIOGÊNESE 
FASE DE GASTRULAÇÃO 
 
 Movimentos celulares intensos (movimentos morfogenéticos) 
resultando na definição dos três folhetos embrionários: 
 Ectoderma; 
 Mesoderma; 
 Endoderma. 
 
 Início das transcrições gênicas 
 
 Expressão gênica - Processo pelo qual a informação codificada por um 
determinado gene é decodificada em uma proteína. 
 
 Determinação do destino celular 
Gastrulação 
- Migração celular de um dos polos 
da blastoderme para o interior da 
blastocele (Embolia). 
- A invaginação se acentua e a 
blastocele vai desaparecendo. 
EVENTOS ESSENCIAIS PARA A DIFERENCIAÇÃO CELULAR 
 
 REARRANJOS CELULARES DA GASTRULAÇÃO 
 
Posiciona células nos microambientes que irão definir o programa de 
diferenciação que cada célula deve seguir – MORFOGÊNESE 
 Diferentes massas de tecido podem criar campos morfogêneticos que 
possuem “informação de posição”. 
 Interação com matriz extracelular e células vizinhas. 
 
 
 INÍCIO DO CONTROLE ZIGÓTICO DE EXPRESSÃO GÊNICA 
 
 
TODAS AS CÉLULAS DE UM 
ORGANISMO TÊM OS MESMO GENES! 
 
 
 
QUESTÃO: Então, sabendo-se que todas as células de um mesmo 
organismo possuem os mesmos genes, por que uma célula nervosa 
não produz queratina como uma célula da pele, ou por que uma 
célula muscular não secreta proteínas como uma célula de glândula 
salivar? 
CONTROLE DE EXPRESSÃO 
GÊNICA 
DIFERENCIAÇÃO X EXPRESSÃO GÊNICA 
 A DIFERENCIAÇÃO RESULTA DE UMA SÉRIE DE EXPRESSÕES 
GÊNICAS CONTROLADAS 
 
 Produção seletiva das proteínas celulares que serão imprescindíveis 
para as funções celulares especificas ao fim do processo de 
diferenciação; 
 Transcrição seletiva de determinados genes, enquanto outros não são 
transcritos; 
 
Em outras palavras: 
 
Diferenciação celular - resultado da inativação de determinados 
genes e da ativação de outros no genoma; 
 
DIFERENCIAÇÃO X EXPRESSÃO GÊNICA 
 O perfil proteico celular é resultado conjunto de mecanismos que atua 
as varias etapas entre a transcrição e a função proteica: 
 Transcricional e pós-transcricional. 
DIFERENCIAÇÃO X EXPRESSÃO GÊNICA 
 CONTROLE TRANSCRICIONAL 
 
 É exercido no DNA, regulando a intensidade de transcrição: 
 - É específico para cada tipo celular; 
 - Pode ser feito por silenciamento total (ausência de transcrição) 
ou por diferenças de atividade transcricional; 
 
 
 
 
Ativação gênica 
- Proteínas ativadoras de genes 
ou fatores de transcrição; 
Ex: Fatores determinantes do 
músculo (FDM) 
Inativação gênica 
- Fatores nucleares inibitórios / 
Modificações na cromatina; 
- Ex: inativação X 
DIFERENCIAÇÃO X EXPRESSÃO GÊNICA 
Interfere: 
- O processamento dos mRNA; 
- O transporte de mRNA para o 
citoplasma; 
- Quais mRNAs serão traduzidos; 
- Degradação do mRNA ou do 
produto proteíco; 
- Atividade e estrutura da proteína 
em formação. 
 CONTROLE PÓS-TRANSCRICIONAL 
 
FATORES QUE CONTROLAM A 
DIFERENCIAÇÃO CELULAR 
 FATORES INTRACELULARES 
 Derivam do programa existente no DNA da célula; 
 
Resposta à estímulos extracelulares ou início de modificações depende 
das vias de sinalização celulares disponíveis no seu repertorio. 
 Ex: célula que não expressa receptor para insulina na sua membrana incapaz 
de responder à presença dela no meio extracelular. 
 
 Material acumulado no seu citoplasma; 
Concentração diferenciada de substancias em locais diferentes -
determinante para o destino celular das células-filhas. 
 
 
FATORES QUE CONTROLAM A 
DIFERENCIAÇÃO CELULAR 
 FATORES EXTRACELULARES 
1. Fatores locais: Sinais químicos provenientes de outras células ou 
da matriz extracelular. 
 
EXEMPLOS: 
a) A notocorda induz o ectoderma que a recobre a formar a placa 
neural; 
b) Glândulas salivares só se formam se estiverem em contato com o 
tecido conjuntivo embrionário. 
 
 
 
Estes exemplos mostram que 
existem sinais químicos que são 
produzidos em um tecido e são 
enviados para outro tecido, para que 
este se diferencie. 
FATORES QUE CONTROLAM A 
DIFERENCIAÇÃO CELULAR 
 FATORES EXTRACELULARES 
2. Fatores ambientais: 
a) Físicos: raio X, radioatividade, temperatura; 
b) Químicos: drogas ilícitas, substancias poluentes, medicamentos; 
c) Biológicos: infecção viral. 
 
 Agentes teratogênicos – causam malformações nos embriões e fetos. 
 Agem sobre os genes promovendo mutações ou podem inibir a atividade 
de enzimas que desempenham papel na diferenciação. 
 
 
 
 
DIFERENCIAÇÃO CELULAR continua após o nascimento. 
 
 Após o nascimento várias partes do organismos encontram-se em 
diferentes fases de desenvolvimento, e completam a diferenciação em 
ritmo diferente. 
 
EXEMPLOS: 
 
Sistema nervoso: 
 - A mielinização prolonga-se até o segundo ano após o nascimento. 
 
Glândulas mamárias: 
 - A diferenciação estaciona na fase de formação dos ductos e se reinicia 
durante a gravidez, sob o estimulo de hormônios, para formar os ácinos. 
 - Depois da lactação, a glândula volta ao estado semelhante ao que existia 
antes da gravidez. 
 
DIFERENCIAÇÃO CELULAR Processo Reversível 
 
 A restrição da potencialidade pela diferenciação, em alguns casos, 
pode ser revertida artificialmente ou naturalmente para gerar um 
núcleo totipotente; 
 
 O núcleo retorna ao estado original zigótico - DESPROGRAMAÇÃO 
NUCLEAR. 
 
 A desprogramação nuclear artificial - clonagem de organismos 
inteiros a partir de células somáticas. 
 
 Regeneração – desprogramação parcial das células do tecido para 
gerar novas células. 
 
 
 
 
 Clonagem de mamíferos a 
partir de células de animais 
adultos. 
 
 Comprovando que células de 
adultos contêm a informação 
genética completa para gerar 
todos os tipos celulares do 
organismo. 
Células-tronco 
Propriedades básicas: 
Células-tronco 
 EMBRIONÁRIAS 
Derivam da massa celular interna do blastocisto – Pluripotentes; 
 Capacidade de se transformar em qualquer tipo de célula adulta. 
 
Células-tronco 
 NÃO-EMBRIONÁRIAS (ADULTAS) 
 Importantes para a renovação e manutenção dos tecidos; 
 Dispersas no vários tecidos do organismos; 
 MULTIPOTENTES 
Em geral, elas já expressam genes que determinam seus destinos 
(genes marcadores), conforme os tecidos que estão localizadas. 
 
 Células tronco da 
epiderme 
Produzem células que 
se diferenciam para 
produzir células 
epiteliais 
Células tronco do 
epitélio intestinal 
Produzem células que 
originam as células 
absortivas e 
caliciformes 
Células-tronco - Potencial terapêutico 
 Tecido nervoso 
Atualmente descoberto pequenas populações de células 
proliferantes; 
Cultivo e manipulação in vitro demonstrou que são capazes de 
formar neurônios e glia – comprovando multipotencialidade. 
 
 Tecido adiposo 
 Capazes de formar condrócitos, hepatócitos, cardiomiócitos e 
células de linhagem neurogênica. 
 Boa alternativa para isolamento de células tronco; 
 Fácil acessibilidade – coleta menos invasiva. 
Células-tronco 
 Medula óssea vermelha 
 Potencialidade de originar além de todas as células do sangue, 
diversos outros tipos celulares.Experimentos in vivo feitos com a injeção de medula óssea normal 
em camundongos cujas células hemocitopoéticas tinham sido 
previamente destruídas por doses muito fortes de raios X. 
 Nessas condições, desenvolveram-se colônias hemocitopoéticas, 
originárias do doador, no baço dos animais receptores. 
 
 
DIFERENCIAÇÃO CELULAR X APOPTOSE 
Para que a diferenciação 
celular leve a 
morfogênese de órgãos 
normais, é necessário que 
ocorra proliferação e, 
também, MORTE 
PROGRAMADA de 
células já desnecessárias. 
 
Isso também é necessário 
no organismo adulto, para 
manutenção funcional. 
DIFERENCIAÇÃO CELULAR X APOPTOSE 
 Falta de alguns hormônios e fatores de crescimento pode 
levar células–alvo a apoptose. 
Ex: Na falta do hormônio testosterona as células da próstata sofrem 
apoptose. 
 
 A apoptose também é um mecanismo de defesa. 
Células penetradas por vírus, bactérias ou protozoários muitas vezes 
entram em apoptose; 
DNA sofre mutação; 
Como o câncer resulta de mutações em células somáticas, a apoptose se 
constitui em uma defesa natural contra células malignas. 
 
APOPTOSE X NECROSE 
 APOPTOSE: 
Compactação da célula inteira; 
Fagocitose por macrófagos ou outras células; 
Não acarreta processo inflamatório; 
Conteúdo intracelular não é lançado no meio extra 
celular. 
 NECROSE: 
Inchaço celular e rompimento; 
Se rompem e lançam seu conteúdo no meio 
extracelular; 
Acarreta processo inflamatório. 
Obrigada!