Bunecna diferenciace a struktura chromatinu Buněčná diferenciace je proces při kterém buňky získávají nový fenotyp, který je spojen se specifickou buněčnou funkcí. Pro daný buněčný typ je charakteristická aktivace skupiny genů, které jsou zodpovědné za terminalní diferenciaci. http://www.youtube.com/watch?v=mUcE1Y_bOQE Cell Differentiation Cell Growth Epithelial cell Nerve cell G2 phase Muscle cell S phase Differentiation / Proliferation Cell Cycie Quiescent cell M phase G1(G0) phase TIME Cell Growth and Differentiation INTERPHASE DNA/Histo- ne synthesis D it N pKi-67 Andrea Harničarová et al. (2006) Enterocytic cell differentiation Control Sodium Butyrate Enterocytic Cell Differentiation Enterocytic cell differentiation Harnicarovä et al., 2005 HSA 8 and related structures Harničarová et al., 2006 6h 24 h 48 h 72 h • •1 m m m p v Differentiated «Iis (Ocl4 negative) Cultured ES cells (Oe*4 positive) InnuTCell Mass (lCMTQct4 positive) .Trophoblast {Oct4 negative) Základ extra-emryon tkání extraction 1CM cells (Oct4 positive) hESCs hESCs/ RA HUES-9 HUES-1 MEFs C RA C R A C RA ^ - OCT3/4 (45 kDa) Endo-A (50 kDa) Total protein level (Bártová et al., Differentiation, 2008) (Bártová et al., Developmental Dynamics, 2008) Mouse embyonal carcinoma cells P19 (Bartova et al., Histochem. Cell Biol., 2007) Oct3/4 and HSA6 in human ESCs 3ct4 / HSA 6 in hES cells 3ct4 / HSA 6 in hES cells - RA differentiated C-myc/HSA8 in hES cells RA differentiated S/G2 HPla/HPlß M E F h ES cell h ES cell - RA PIQ/IIFIo/IIPI PI9/SI-IÍ - B - CONTROL ISA 5-dAzaC 11 PI u i-hromoceiilrc. Hl'l /l>AI'l HPI CONTROL ISA 5-dAxaC S-R SF-R _ Inactivation of X chromosome in hESC Izolace a namnožení buněk Příprava buněčné suspenze ■Vysetí buněk f^^Vna polymerní matrix Vznik tkáně in vitro INJIKAoEy Schématické znázornění přístupů k buněčné terapii. Buňky získané biopsií, diferenciací z ES nebo jiným způsobem se nechají narůst in vitro. Transplantace pak může být provedena pomocí injikace suspenze buněk nebo implantací nové trojrozměrné tkáně na místo již odstraněné nefunkční části orgánu. ^/Implantace iPSC Mouse wtth sickle cell anemia Illustration by Torn OlC«*( Release of RXR, PML. PL2F, etc. ATRA DIFFERENTIATION Release of co-repressors X fTlk y xx TrflAV . Xapoptosis Mi O ^ PML-RAR« ^ PML-RAR« PML- RARalphd ^* / | \ ^ degradation 4 • Restored retinoid signaling / © Release effects on other pathways Nuclear Bodies reappeared . i_____,„i__„> h.- ■ with re localization of PML and Up-regulation of RAR alpha • other NB proteins Bone marrow Myeloblast í •ér' éhriom Promyelocyt 7# ReWiWr^i Monoblast i- Myelocyte -é- Metamyelocyte f Band form &ytt*ocy(o É Monocyte Segmented form •Ji Degenerate form Lymphatic syslí • Peripheral blood Ht l,Ountc»t>f blood ctIK l W J...I^nirpl „I u am Morphology of human leukemic promyelocyte cell line HL60 and neutrophilic granulocyte Topographic Types of Human Granulocytes The C-myc Gene Nuclear Location Changes in the expression of selected genes The C-myc gene nuclear topography in granulocytic nuclei Centromeric silencing and Rb1 gene Bone marrow Myeloblast í •ér' éhriom Promyelocyt 7# ReWiWr^i Monoblast i- Myelocyte -é- Metamyelocyte f Band form &ytt*ocy(o É Monocyte Segmented form •Ji Degenerate form Lymphatic syslí • Peripheral blood Ht l,Ountc»t>f blood ctIK l W J...I^nirpl „I u am Beta-like globin gene cluster Arrayed on chromosome 11, encodes one embryonic (e) and two fetal (Gg, Ag) and two adult (8, ß) globin chains. Expression of ß-like genes undergoes a developmental related switching mechanism: e: expressed in early embryo fetal g: fetal life. 8, ß: adulthood. Changes in ß-like gene expression acompany erythoid cell differentiation Differentiation of human hemopoietic cells into erythroid pathway Differentiation of human hemopoietic cells into megakaryocytes El BCR (red signals) and ABL genes (green signals) Bártova et al., Figure 6 ZÁVĚR Diferenciace je charakteristická nejenom specifickými změnami na úrovni morfologie buněk, ale významně se mění i struktura chromatinu. Tyto změny v genomu mají velký význam z hlediska aktivity genů. Všechny uvedené faktory určují vznik specifického buněčného typu.