A especialização ou diferenciação celular é um processo de conversão de células genéricas do corpo em células especializadas. As células especializadas podem desempenhar uma determinada função dentro do corpo. A especialização celular ocorre em dois estágios de um organismo multicelular. Durante o desenvolvimento embrionário, a especialização celular ocorre principalmente devido à sinalização celular de determinantes citoplasmáticos. Durante o desenvolvimento adulto, o células-tronco se especializam em vários tipos de células-tronco, principalmente devido à regulação da expressão gênica. A especialização celular em ambos os estágios de desenvolvimento é descrita neste artigo.

Principais áreas cobertas

1. O que é a especialização celular - Definição, recursos, função 2. Como as células se tornam especializadas - Desenvolvimento embrionário, desenvolvimento adulto

Termos-chave: células-tronco adultas, especialização celular, determinantes citoplasmáticos, células-tronco embrionárias, controle epigenético, cascatas de sinalização

O que é a especialização celular

A especialização celular refere-se à diferenciação das células com base em sua localização no tecido durante seu desenvolvimento. Dentro de um organismo multicelular, a especialização celular ocorre várias vezes durante o reparo do tecido e durante a renovação celular normal. Além disso, dentro do embrião, as células são especializadas em vários tipos para o desenvolvimento de um organismo multicelular. A especialização da célula é mostrada na figura 1.

Figura 1: especialização celular

A especialização celular altera o tamanho da célula, a forma, a atividade metabólica, o potencial de membrana e a capacidade de resposta aos sinais.

Como as células se tornam especializadas

Diferentes tipos de especialização celular podem ser observados em diferentes estágios de desenvolvimento da vida.

Especialização celular durante o desenvolvimento embrionário

O zigoto é o concepto da fecundação e é composto por uma única célula. Ele se divide em várias células por meio da mitose, formando o blastômero. As células do blastômero são totipotente, e são capazes de se diferenciar em qualquer tipo de célula do corpo, assim como na placenta. As células do estágio de oito células são conhecidas como células-tronco embrionárias. As células-tronco embrionárias são pluripotente, e eles são capazes de se diferenciar em quaisquer tipos de células no corpo de um animal. As células pluripotentes nas plantas são conhecidas como células meristemáticas. Essas células-tronco embrionárias são diferenciadas nas três camadas germinativas do corpo: endoderme, ectoderme e mesoderme. As células nas camadas germinativas são multipotente, e eles são capazes de se diferenciar em tecidos correspondentes do corpo desenvolvidos a partir de cada uma das três camadas germinativas. O desenvolvimento embrionário é mostrado na figura 1.

Figura 1: Desenvolvimento Embrionário

A divisão celular que ocorre durante o desenvolvimento embrionário é um tipo de divisão celular assimétrica. Divisão celular assimétrica dá origem às células-filhas com destinos de desenvolvimento distintos. As duas principais razões para a divisão celular assimétrica são os determinantes citoplasmáticos e as diferentes cascatas de sinalização celular. Determinantes citoplasmáticos são moléculas reguladoras da célula-mãe. No cascatas de sinalização, uma determinada célula induz suas células vizinhas a se desenvolverem em seu tipo, transmitindo moléculas de sinalização para elas.

Especialização celular durante o desenvolvimento adulto

Os organismos multicelulares têm diferentes tipos de células especializadas para desempenhar uma função específica no corpo. As células que desempenham uma determinada função são organizadas em tecidos. Portanto, um determinado tecido consiste em células com uma função definida. As células não especializadas no corpo adulto são conhecidas como células-tronco adultas. A diferenciação das células-tronco hematopoéticas em tipos de células especializadas no sangue é mostrada na figura 3.

Figura 3: Diferenciação de células-tronco hematopoéticas

O principal mecanismo de produção de células especializadas a partir de células-tronco é a regulação da expressão gênica por meio de mecanismos epigenéticos. Portanto, o tipo de célula é determinado no nível da expressão do gene. Além disso, o padrão de expressão do gene deve ser mantido ao longo de gerações. A expressão diferencial do gene é obtida por modificações nas histonas e diferentes níveis de metilação do DNA. Geralmente, os padrões de metilação do DNA nas células-tronco embrionárias e nas células-tronco adultas pluripotentes são os mesmos. Mas é diferente nas células somáticas especializadas. As células-tronco adultas são pluripotentes e sua pluripotência é mantida por fatores de transcrição conhecidos como OCT4, SOX2 e NANGO.

Conclusão

A especialização celular é a diferenciação das células para desempenhar uma determinada função do corpo de organismos multicelulares. Diferentes tipos de especialização celular ocorrem durante o desenvolvimento embrionário e o desenvolvimento adulto. Durante o desenvolvimento embrionário, as células no blastômero são diferenciadas em células com diferentes potências por meio de sinalização celular e determinantes citoplasmáticos. Durante o desenvolvimento adulto, a especialização celular ocorre por meio da regulação da expressão gênica.

Referência:

1. “Diferenciação celular.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 de março de 2018, disponível aqui.2. “Breakthrough in Understanding How Stem Cells Become Specialized.” SBP, disponível aqui.

Cortesia de imagem:

1. “Figura 2. Résultats de différenciation de cellules souches en une des trois différentes catégories de cellules qui se sous-divisent en types of cellules spécifiques avec des rôles précis7” Por Ryongraf (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia2. “Stemcelldifferentiaion” Por US gov (Domínio Público) via Commons Wikimedia3. ”422 Feature Stem Cell new” Por OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions Web site, 19 de junho de 2013 (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia