Diferenciação Celular - Resumo

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DIFERENCIAÇÃO CELULAR 
Laís Amábile Andrade 
 
• A diferenciação leva ao surgimento de células especializadas para realizar determinadas 
funções com grande eficiência 
Cada célula é dotada de duas 
características: a diferenciação e a 
potencialidade. Diferenciação é o grau de 
especialização da célula, enquanto a 
potencialidade é a capacidade que a célula tem 
de originar outros tipos celulares. Em qualquer 
célula, quanto maior for a potencialidade, menor 
será a diferenciação, e vice-versa. 
 
Há uma relação inversa entre o grau de 
diferenciação de uma célula e sua capacidade de 
formar outros tipos celulares (potencialidade). O 
primeiro instante em que podemos observar o 
compromisso das células embrionárias com um 
programa de diferenciação é durante a 
gastrulação, a qual ocorre logo após a clivagem. 
O zigoto é a célula que tem potencial 
máximo (totipotente), podendo formar todas as 
células do corpo. Os rearranjos celulares da 
gastrulação e o início do controle zigótico de 
transcrição gênica são eventos essenciais para a 
diferenciação celular durante a embriogênese. 
Imediatamente após a fertilização, o 
embrião sofre divisões mitóticas sucessivas em 
grande velocidade no processo conhecido como 
clivagem. Essas divisões celulares intensas têm 
como objetivo aumentar rapidamente o número de 
células que compõem o embrião. Para acelerar este processo, as mitoses são abreviadas por 
meio da omissão das fases G 1 e G2 (fases nas quais ocorre intensa síntese de RNA e proteína, 
resultando no crescimento da massa celular). Durante a clivagem, os processos de transcrição 
ficam temporariamente inibidos e o embrião se limita a dividir entre as células-filhas as moléculas 
de RNA previamente acumuladas no citoplasma do óvulo durante a oogênese. Em razão da 
ausência das fases G 1 e G2, o tamanho das célulasfilhas diminui progressivamente a cada 
divisão celular. Ao final da clivagem, o volume total do embrião não é alterado apesar de o 
número de células ser significativamente maior. 
 
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Uma vez acumulado um 
número suficiente de células, 
inicia-se a gastrulação. As 
divisões celulares continuam 
ocorrendo, mas em um ritmo 
menos acelerado que na 
clivagem. A gastrulação é o 
processo de mudança na forma 
embrionária caracterizada por 
movimentos celulares intensos 
(movimentos morfogenéticos), 
que resulta na definição dos três 
folhetos embrionários: 
ectoderma, mesodcnna e endoderma. Neste estágio, o embrião é conhecido como gástrula. É 
também na gastrulação que as células do embrião iniciam o processo de transcrição, e, 
consequentemente, ocorre a expressão gênica a partir do genoma zigótico. 
Os rearranjos celulares da gastrulação e o início do controle zigótico de transcrição gênica 
são eventos essenciais para a diferenciação celular. O rearranjo celular posiciona células nos 
microambientes que irão definir o programa de diferenciação que cada célula deve seguir. 
 
• A diferenciação de determinada célula depende, principalmente, da expressão de 
determinados genes e repressão de outros (controle transcricional) 
A deflagração do controle de expressão gênica do genoma embrionário possibilita a 
produção seletiva das proteínas celulares que serão imprescindíveis para as funções celulares 
específicas ao fim do processo de diferenciação 
Todas as células de um organismo têm os mesmos genes. As modificações celulares que 
ocorrem na diferenciação resultam da inativação de determinados genes e da ativação de outros 
no genoma. Em outras palavras, em um organismo adulto, cada célula tem codificada em seu 
DNA a informação necessária para sintetizar todas as proteínas para a formação de um 
organismo completo, mas apenas uma porção seleta de proteínas é produzida em cada célula. O 
perfil proteico celular é resultado conjunto de mecanismos que atuam nas várias etapas entre a 
transcrição e a função proteica; por exemplo, as células nervosas são diferentes das células 
musculares, porque os genes ativos são diferentes. Essa diferença de atividade gênica resulta na 
transcrição seletiva de determinados genes, enquanto outros não são transcritos. Assim, os 
mRNA diferem de uma célula diferenciada para outra. Outro modo de controle pós-transcricional 
é a regulação do tempo de permanência do produto proteico na célula; ou seja, regulação da 
estabilidade proteica. 
• O controle transcricional é específico para cada tipo celular e varia do silenciamento total 
(ausência de transcrição) até sutis diferenças de atividade transcricional 
O controle transcricional é exercido no DNA, regulando a intensidade de transcrição da 
maioria dos genes, determinando, portanto, a atividade gênica. Os mecanismos pós-
transcricionais agem entre a transcrição do mRNA e a tradução da proteína. 
 
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O controle transcricional regula a disponibilidade (ativação ou inativação gênica) do DNA 
para gerar mRNA; é específico para cada tipo celular e varia do silenciamento total (ausência de 
transcrição) até sutis diferenças de atividade transcricional. A ativação gênica é mediada por 
proteínas nucleares (conhecidas como proteínas ativadoras de genes ou fatores de transcrição), 
que reconhecem sequências específicas no DNA (regiões de controle gênico) e favorecem a 
aproximação das proteínas necessárias para a transcrição propriamente dita, como a RNA-
polimerase. Os fatores de transcrição importantes para a diferenciação celular são específicos 
para cada tipo celular. 
O controle gênico pós-transcricional pode ocorrer de várias maneiras, interferindo na 
eficiência do processamento do mRNA, o transporte de mRNA para o citoplasma e a tradução do 
mRNA, variando a vida útil do mRNA ou do produto proteico. Em geral, a regulação pós-
transcricional ocorre de maneira mais rápida do que o controle transcricional, respondendo às 
necessidades celulares imediatas 
• Os fatores que influenciam na diferenciação podem ser intra ou extracelulares 
A diferenciação é controlada por fatores intracelulares e extracelulares, requerendo, 
portanto, intensa comunicação célula-célula e célula-ambiente. Os fatores intracelulares se 
encontram nas próprias células em diferenciação. A capacidade da célula de responder a 
estímulos extracelulares ou de iniciar modificações depende das vias de sinalização celulares 
disponíveis no seu repertório (Capítulo 6). Por exemplo, uma célula que não expressa receptor 
para insulina na sua membrana seria incapaz de responder à presença dela no meio extracelular. 
Os fatores intracelulares derivam do programa existente no DNA da célula, ou, no caso do zigoto, 
de material previamente acumulado no seu citoplasma. 
Além da ação de células vizinhas, sabe-se que vários hormônios e fatores de crescimento 
produzidos em células distantes também afetam a diferenciação e o metabolismo celular. Deve-
se ressaltar, também, que uma única célula pode ser ao mesmo tempo receptora e emissora de 
sinais. Variações no conteúdo proteico ou na expressão gênica de uma célula (fatores 
intrínsecos) afetam o sinal que ela emite, modificando, portanto, a composição do microambiente 
celular em que ela está inserida. Desse modo, uma única célula responde e contribui para um 
conjunto de fatores que interagem, tornando o fenômeno de diferenciação extremamente 
complexo. 
 
• A diferenciação celular não se restringe a embriões e é continuada no organismo adulto 
 É comum a impressão de que, logo após o nascimento, os órgãos encontram-se 
completamente diferenciados, e que só lhes resta aumentar de volume. Essa impressão é 
errônea. No recém-nascido, os vários setores do organismo se encontram em fases diferentes de 
desenvolvimento e completam a diferenciação em ritmo diferente. Por exemplo, no momento do 
nascimento, os rins e o fígado não estão completamente diferenciados. O sistema nervoso 
também se encontra longe de estar completamente desenvolvido no recém-nascido. Tanto éque 
a mielinização, importante para o isolamento da "fiação" do sistema nervoso, é lenta, começando 
no quarto mês de vida intrauterina e prolongando-se até o segundo ano após o nascimento. 
 
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• O processo de diferenciação em alguns casos pode ser revertido em um processo 
conhecido como desprogramação nuclear 
Como foi explicado 
anteriormente, o que ocorre é uma 
ativação e uma inativação gradual de 
genes por meio de modificações no 
DNA genômico. À exceção dos 
linfócitos, os núcleos de todas as células 
diferenciadas continuam contendo todos 
os genes que estavam originalmente 
presentes no zigoto. A reversão dos 
processos de restrição genômicos 
retornaria o núcleo ao estado original 
zigótico. A restrição da potencialidade 
pela diferenciação, em alguns casos, 
pode ser revertida artificialmente ou 
naturalmente para gerar um núcleo 
totipotente. Este processo de reversão é 
conhecido como desprogramação 
nuclear. 
A ovelha conhecida como Dolly 
foi o primeiro animal clonado a partir de 
uma célula de animal adulto. Além da 
ovelha, outros mamíferos já foram 
clonados, comprovando definitivamente 
que células de adultos contêm a 
informação genética completa para 
gerar todos os tipos celulares do 
organismo. 
Outro exemplo de 
desprogramação celular ocorre na 
regeneração. A capacidade de 
regeneração do fígado, um órgão 
constituído por células muito especializadas, é um exemplo muito interessante. A extirpação 
experimental de dois terços do fígado de um rato adulto, por exemplo, provoca intensa 
proliferação das células hepáticas restantes, que reconstituem inteiramente a parte extirpada do 
fígado. Contudo, durante a regeneração, diferentemente da clonagem, os núcleos dos 
hepatócitos não se tornam totipotentes. A desprogramação dos diferentes tipos celulares 
hepáticos é parcial, tornando possível apenas a aceleração da divisão celular e a geração de 
outras células hepáticas. A desprogramação nuclear artificial está no cerne da tecnologia de 
clonagem de organismos inteiros a partir de células somáticas. 
 
 
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• Muitos tecidos contêm células-tronco, que se multiplicam para manter sua própria 
população e originar células mais diferenciadas (especializadas) 
Outra possível fonte de reposição e regeneração tecidual no organismo adulto são as 
células-tronco, também chamadas células-fonte. Em razão do seu potencial terapêutico, a 
pesquisa sobre células-tronco tem avançado significativamente nestes últimos anos. As células-
tronco, para serem classificadas como tal, devem exibir duas propriedades básicas: a capacidade 
de se dividirem continuadamente, e a capacidade de se diferenciarem em várias linhagens 
celulares, com suas morfologias e funções especializadas. Em outras palavras, as células-tronco 
são uma reserva celular constante que pode diferenciar-se em tipos especializados, conforme o 
tecido considerado. Há duas categorias principais de células-tronco: embrionárias e não 
embrionárias (também conhecidas como células-tronco adultas). 
As células-tronco embrionárias derivam da massa celular interna do blastocisto. Nesta fase 
do desenvolvimento embrionário, as células da massa celular interna têm o potencial de se 
diferenciarem em todos os tipos celulares do organismo. Contudo, não são capazes de gerar as 
células da porção fetal da placenta (trofo-ectoderma), portanto são ditas pluripotentes, e não 
totipotentes, como os blastômeros. 
As células-tronco adultas são raras e estão dispersas nos vários tecidos do organismo; em 
geral, elas já expressam genes que determinam seus destinos (genes marcadores), conforme os 
tecidos em que estão localizadas. Por terem um potencial de diferenciação mais restrito que as 
células-tronco embrionárias, essas células são classificadas como multipotentes. 
• Ao lado da proliferação e diferenciação celulares, há também a apoptose, que é a 
eliminação das células que não são mais necessárias. 
 Para que a diferenciação leve à morfogênese de órgãos normais, é necessário que, ao lado 
da proliferação e da diferenciação celulares, exista também a eliminação das células que não são 
mais necessárias. Mesmo no adulto, a destruição programada de determinadas células também é 
de grande importância funcional. 
 A apoptose é também um mecanismo de defesa. Células penetradas por vírus, bactérias 
ou protozoários muitas vezes entram em apoptose, e o mesmo pode acontecer quando o DNA da 
própria célula passa por mutação. Como o câncer resulta de mutações em células somáticas, a 
apoptose se constitui em uma defesa natural contra células malignas. Em todos esses exemplos, 
a morte das células parasitadas ou malignas por apoptose resulta em benefício para o organismo 
como um todo, pelo extermínio de apenas uma ou algumas poucas células. 
 
Referências bibliográficas: 
1. DE ROBERTS, E. M. F.; HIB, Jose. Bases da biologia celular e molecular. Tradução por Célia Guadalupe Tardeli de 
Jesus Andrade; Sérgio Ferreira de Oliveira; Telma Maria Tenório Zorn. 6 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2015. 
2. JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 10ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2014