Buněčná 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 terminálni diferenciaci.
http://www.youtube.com/watch?v=mUcElY_bOQE
Cell Differentiation Cell Growth
Epithelial cell
Nerve cell
\G2 phase
Mjscle cell
S phase
Differentiation / Proliferation f      \ Cell Cycle
I-
Quiescent cell
M phase
G1(G0) phase
TIME
Cell Growth and Differentiation
INTERPHASE
DNA/Histo-me synthesis
D
if
n
N
pKi-67
early Gl mid Gl late Gl s
	- • •	fy	
	" *• ■ • V	Mě ■ V	
	* •	♦	
metaphase
Andrea Harničarová et al. (2006)
Enterocytic cell differentiation Control Sodium Butyrate
Enterocytic Cell Differentiation
ess
Enterocytic cell differentiation
Harnicarovä et al., 2005
6h 24 h 48 h 72 h
Cycli Dl (34 kDa)
		wmm	mm	mm	« *	mm		
C     NaBt     C     NaBt     C     NaBt     C NaBt
i A • \	
	a/
D a >	i E \ 1
G « V	H * •
•	«
*4
\8p í*
6h
24 h
HSA 8 and related structures
Harničarová et al., 2006
48 h
72 h
c-Myc (67 kDa)
Total protein level
C   NaBt    C   NaBt    C   NaBt   C NaBt
C-myc gene and c-myc transcription site in HT29 cells
ii X4
SjiISi 73h n-53
RNAP II / c-myc			SC35 / c-myc	
	* + • * •		•        »    • - «	•
Nucleoli/c-myc			PML / c-myc	
^^^^			• • ■ * • • t	ji •
1. Differentiation of mouse emryonic cells (ES and EC)
division
sperm
Zygote (0cl4 positive)
Morula (Qct4 positive)
Embryoidní tělíska (EBs)
4>v
DifŤerenliated cells (Qct4 negative)
Cultured ES cells (Oc*4 positive)
Inner Cell Mass (lCMTOct4 positive)
.Trophoblast (Oct4 negative)
Základ extra-emryoní Btaocvst tkání extraction
ICM cells (Oci4 positive)
(Bártová et al., Differentiation, 2008)
(Bártová et al., Developmental Dynamics, 2008)
Mouse embyonal carcinoma cells P19
(Bartova et al., Histochem. Cell Biol., 2007;
Human embryonic stem cells
4
•
and HSA6 in human ESCs
d
%        e 4
C-myc/HSA8
in hES cells
S/G2
RA differentiated
Inactivation of X chromosome in hESC
Izolace a namnožení buněk
Příprava buněčné suspenze
INJIKAC
Vysetí buněk lna polymerní matrix
Vznik tkáně in vitro
Pacient
IMPLANTACE
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.
iPSC
Mouse with sickle cell anemia
Release or RXR. PWIL, PLZF, etc.
atra
differentiation
Release erf co-repressers
©     + PArlL-RARu
jC apoptosis
PML-RARr.
/ ! \.
PHL- RARalphe
Restored retinoid signaling
+
ReJease effects an other pathways
i  • T
O o
1 **\
v   ■ 4
Up rfiyLd titjn Df HAH alpha
Nuclear Bodies reappeared with, relocalization of PML and oltier MB proteins
Bone marrow
Myeloblast
Lyrnpttaticsvsietyi
tammtwl J íenciijanjliijmjsl
Promyelocyt
Eosinophil ^   / \
>utrophil^B Vj
Bsitiijcvle n
, v ^ 1
Fartntefai bbod
Myelocyte Monoblast Metamyelocyte
f a #
Band form
Ä    *•     5P Monocyte Segmented form
De9enerate form
TimmunattflH
		
\		
		
\		
\		
\		
\		
RilMii
Peripheral blood
fTt I.OinrrtptiFf hkfflHrlh,
Morphology of human leukemic promyelocytic cell line HL60 and neutrophilic granulocyte
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 Rbl gene
Bone marrow
Myeloblast
Lyrnpttaticsvsietyi
tammtwl J íenciijanjliijmjsl
Promyelocyt
Eosinophil ^   / \
>utrophil^B Vj
Bsitiijcvle n
, v ^ 1
Fartntefai bbod
Myelocyte Monoblast Metamyelocyte
f a #
Band form
Ä    *•     5P Monocyte Segmented form
De9enerate form
TimmunattflH
		
\		
		
\		
\		
\		
\		
RilMii
Peripheral blood
fTt I.OinrrtptiFf hkfflHrlh,
Beta-like globin gene cluster
Arrayed on chromosome 11, encodes one embryonic (e) and two fetal (Gy, Ay) and two adult (8, ß) globin chains. Expression of ß-like genes undergoes a developmental related switching mechanism: 8: expressed in early embryo fetal y: 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)
Abl protein
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.