Προσδιορισμός του τρόπου και γιατί τα κύτταρα λαμβάνουν αποφάσεις
Τα κύτταρα λαμβάνουν αποφάσεις ενσωματώνοντας διάφορα σήματα από το περιβάλλον και την εσωτερική τους κατάσταση. Αυτά τα σήματα μπορούν να είναι χημικά, φυσικά ή βιολογικά και μπορούν να προέρχονται από έξω από το κύτταρο (π.χ. αυξητικοί παράγοντες, ορμόνες) ή μέσα στο κύτταρο (π.χ. βλάβη του DNA, επίπεδα θρεπτικών ουσιών).
Τα κύτταρα χρησιμοποιούν μια ποικιλία μηχανισμών για την ενσωμάτωση αυτών των σημάτων και τη λήψη αποφάσεων. Αυτοί οι μηχανισμοί περιλαμβάνουν:
* Έκφραση γονιδίων: Η γονιδιακή έκφραση είναι η διαδικασία με την οποία τα κύτταρα μετατρέπουν τις πληροφορίες που κωδικοποιούνται στο DNA τους σε πρωτεΐνες. Τα κύτταρα μπορούν να ρυθμίσουν την γονιδιακή έκφραση για να παράγουν διαφορετικές πρωτεΐνες σε απόκριση σε διαφορετικά σήματα.
* μονοπάτια μεταγωγής σήματος: Οι οδοί μεταγωγής σήματος είναι αλυσίδες βιοχημικών αντιδράσεων που μεταδίδουν σήματα από την επιφάνεια του κυττάρου στον πυρήνα. Αυτά τα μονοπάτια μπορούν να ενισχύσουν τα σήματα και να επιτρέψουν στα κύτταρα να ανταποκρίνονται σε πολύ μικρές αλλαγές στο περιβάλλον τους.
* Παράγοντες μεταγραφής: Οι παράγοντες μεταγραφής είναι πρωτεΐνες που συνδέονται με συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA και ρυθμίζουν την έκφραση των γονιδίων. Μπορούν να ενεργοποιηθούν ή να καταστείλονται από σήματα από οδούς μεταγωγής σήματος ή άλλες κυτταρικές διεργασίες.
* μη κωδικοποιητικά RNAs: Τα μη κωδικοποιημένα RNA είναι μόρια RNA που δεν κωδικοποιούν πρωτεΐνες. Μπορούν να ρυθμίσουν την γονιδιακή έκφραση με δέσμευση σε DNA ή RNA και παρεμβαίνουν στη λειτουργία τους.
Γιατί τα κύτταρα λαμβάνουν αποφάσεις
Τα κύτταρα λαμβάνουν αποφάσεις για τον έλεγχο της ανάπτυξης, της διαίρεσης, της διαφοροποίησης και της επιβίωσής τους. Αυτές οι αποφάσεις είναι απαραίτητες για την κατάλληλη λειτουργία του οργανισμού.
Για παράδειγμα, τα κύτταρα πρέπει να αποφασίζουν πότε να διαιρέσουν. Εάν τα κύτταρα διαιρούνται πολύ συχνά, ο οργανισμός θα αναπτυχθεί πολύ γρήγορα και μπορεί να αναπτύξει καρκίνο. Εάν τα κύτταρα διαιρούνται πολύ σπάνια, ο οργανισμός δεν θα είναι σε θέση να επισκευάσει τον κατεστραμμένο ιστό και ενδέχεται τελικά να πεθάνει.
Τα κύτταρα πρέπει επίσης να αποφασίσουν πότε να διαφοροποιηθούν. Η διαφοροποίηση είναι η διαδικασία με την οποία τα κύτταρα εξειδικεύονται σε μια συγκεκριμένη λειτουργία. Τα κύτταρα διαφοροποιούνται σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων, όπως κύτταρα δέρματος, μυϊκά κύτταρα και νευρικά κύτταρα. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη ενός πολυκύτταρου οργανισμού.
Τα κύτταρα πρέπει επίσης να αποφασίσουν πότε να επιβιώσουν. Τα κύτταρα εκτίθενται συνεχώς σε απειλές για την επιβίωσή τους, όπως η πείνα, οι τοξίνες και τα παθογόνα. Τα κύτταρα πρέπει να αποφασίσουν εάν θα επιβιώσουν ή θα πεθάνουν ως απάντηση σε αυτές τις απειλές. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ομοιόστασης του οργανισμού.
Οι αποφάσεις της μοίρας των κυττάρων ρυθμίζονται από διάφορους μηχανισμούς
Η απόφαση ενός κυττάρου να πολλαπλασιαστεί, να διαφοροποιήσει ή να πεθάνει τελικά ρυθμίζεται από ένα συνδυασμό γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων. Οι γενετικοί παράγοντες περιλαμβάνουν την αλληλουχία DNA του κυττάρου, η οποία περιέχει τις οδηγίες για την παρασκευή πρωτεϊνών. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες περιλαμβάνουν τη διαθεσιμότητα θρεπτικών ουσιών, τους αυξητικούς παράγοντες και άλλα σημεία σηματοδότησης.
Η αλληλεπίδραση αυτών των γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων καθορίζει τη μοίρα του κυττάρου. Για παράδειγμα, ένα κύτταρο με μετάλλαξη σε ένα γονίδιο που ρυθμίζει την κυτταρική ανάπτυξη μπορεί να είναι πιο πιθανό να πολλαπλασιαστεί από ένα κύτταρο με ένα κανονικό αντίγραφο του γονιδίου. Ομοίως, ένα κύτταρο που εκτίθεται σε υψηλή συγκέντρωση αυξητικών παραγόντων μπορεί να είναι πιο πιθανό να διαφοροποιηθεί από ένα κύτταρο που εκτίθεται σε χαμηλή συγκέντρωση αυξητικών παραγόντων.
Η μελέτη των αποφάσεων της μοίρας των κυττάρων είναι ένας σημαντικός τομέας έρευνας στη βιολογία. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα λαμβάνουν αποφάσεις είναι απαραίτητη για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αναπτύσσονται και λειτουργούν οι οργανισμοί. Αυτή η γνώση θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων θεραπειών για ασθένειες που προκαλούνται από μη φυσιολογικές αποφάσεις μοίρας των κυττάρων.
