Celldifferentiering

Question 1

Hur definieras celldifferentiering och varför är denna process nödvändig för multicellulära organismers överlevnad?

Ange två skillnader mellan differentierade och odifferentierade celler.

Answer 1

Reglerad process där celler får specialiserad struktur och funktion genom förändringar i genuttryck = epigenetiska förändringar, förändring av TF-program, non coding RNA

Processen är nödvändig för bildning av vävnader och organ

Krävs olika celltyper som har olika genuttryck —> utför olika, specifika biologiska funktioner som inte kan utföras av samma cell

Två skillnader:

• Differentierade celler har specialiserad funktion, odifferentierade saknar sådan.
• Odifferentierade celler har förmåga till självförnyelse/proliferation, vilket differentierade oftast saknar.

Question 2

Varför behövs celldifferentiering? Beskriv kortfattat vad det är och varför det är nödvändigt.

Answer 2

Process där celler blir funktionellt och strukturellt specialiserade genom selektiv genexpression.

Nödvändig för =

• Bildning av olika vävnader och organ med distinkta funktioner
• Upprätthålla vävnadshomeostas.

Question 3

Beskriv olika typer av celldifferentiering och varför de olika typerna behövs. Använd konkreta exempel.

Answer 3

1. Embryonal celldifferentiering: styr bildandet av kroppens grundläggande celltyper under utvecklingen (t.ex. pluripotenta celler i blastocysten som ger upphov till alla kroppens vävnader).
2. Somatisk celldifferentiering:sker i vuxna vävnader via multipotenta stamceller —> vävnadshomeostas, ersättning (t.ex. hematopoetiska = bildar olika blodceller).
3. Terminal differentiering: ger högt specialiserade celler som inte längre prolifererar (t.ex. neuroner), vilket är nödvändigt för stabil vävnadsfunktion.

Question 4

Vad är celldifferentiering?

Answer 4

Celldifferentiering är en reglerad process där en ospecialiserad cell utvecklar en specifik struktur och funktion genom långvariga förändringar i genuttryck utan förändring av DNA-sekvensen.

Question 5

Vilken mekanism är mest direkt ansvarig för att en cell bibehåller sin differentierade identitet över många celldelningar?

A. Ihållande närvaro av extracellulära tillväxtfaktorer
B. Ärftliga epigenetiska markörer på DNA och histoner
C. Kontinuerlig asymmetrisk celldelning
D. Begränsning av RNA-polymerasets processivitet

Answer 5

Rätt svar: B

Epigenetiska markörer (DNA-metylering och histonmodifieringar) ärvs mitotiskt och bevarar cellidentitet.

Question 6

Vad skiljer determinering från specificering i celldifferentiering på mekanistisk nivå?

Answer 6

Specificering är reversibel och beroende av miljö; determinering är irreversibel och låser cellens öde via stabila epigenetiska och transkriptionella program.

Question 7

Varför kan två celler med identiskt genom differentiera till olika celltyper utan DNA-mutationer?

Answer 7

Selektiv genaktivering via TF = aktiverar/hämmar olika genprogram, ger olika genuttryck trots identiskt genom.

Epigenetisk reglering utan förändringar i DNA-sekvens.

Question 8

Vad är den funktionella skillnaden mellan stamcell och progenitorcell vid differentiering?

Answer 8

Stamceller kan självförnya obegränsat och differentiera; progenitorceller har begränsad delningskapacitet och är redan ödesbegränsade.

Question 9

Hur bidrar asymmetrisk celldelning till vävnadshomeostas?

Answer 9

Den producerar en stamcell och en differentierande dottercell, vilket samtidigt bevarar stamcellspoolen och ersätter mogna celler.

Question 10

Vad är den primära rollen för stamcellsnischen i celldifferentiering?

Answer 10

Styr stamcellens öde genom lokala signaler som avgör om självförnyelse eller initierar differentiering

Ex: I tarmkryptan —> Hög Wnt-signalering i kryptbasen upprätthåller stamcellsidentitet (självförnyelse och proliferation) i kryptbasen ——> medan minskad Wnt-signal längre upp initierar differentiering till enterocyter.

Question 11

Varför innebär cellmognad en förlust av multipotens?

Answer 11

På grund av progressiv epigenetisk låsning av alternativa genprogram, vilket begränsar framtida differentieringsmöjligheter.

Question 12

Hur kan dysreglerad celldifferentiering bidra till cancerutveckling?

Answer 12

Genom att celler fastnar i ett odifferentierat, proliferativt tillstånd p.g.a. störningar i differentieringskontroll och cellcykelreglering.

Question 13

Vad är DNA-metylering och hur kan det påverka transkriptionen av gener?

Answer 13

Biokemisk process = metylgrupp läggs till DNA- molekylen, vanligtvis vid cytosinbasen i en CpG-dinukleotid.

Metylgruppen läggs till vid den
5:e kolatomen.

DNA-metylering utförs av en medlem av DNMT-enzymer och
mönstret bibehålls efter varje celldelning.

DNA-metylering påverkar genuttryck genom =

• hämma bindningen av TF
• Kan attrahera andra proteiner
  som gör genens promotor otillgänglig.

Question 14

Vad är celldifferentiering?

Answer 14

Reglerad process där celler får specialiserad struktur och funktion genom förändringar i genuttryck =

• Epigenetiska förändringar
• Förändring av TF-program
• Non coding RNA

Question 15

Vad är en stamcellsnisch?

Answer 15

En stamcellsnisch är den lokala mikromiljö där en stamcell befinner sig och som genom cellkontakter, extracellulär matrix och lokala signalmolekyler styr om stamcellen ska förbli en stamcell eller börja differentiera.

Nischen bevarar stamcellens egenskaper genom att tillhandahålla signaler som upprätthåller självförnyelse och reglerar celldelning, ofta så att en dottercell förblir stamcell medan den andra differentierar. När en cell lämnar nischen förlorar den dessa signaler och påbörjar differentiering.

Question 16

Hur definieras celldifferentiering? Ge två exempel på differentierade och odifferentierade
celler.

Answer 16

Celldifferentiering är en process genom vilken en mindre specialiserad cell går
igenom utveckling och mognad för att bli mer distinkt i form och funktion.

Cellstorleken, formen, polariteten, metabolismen och känsligheten för signaler förändras dramatiskt under
differentieringen.

Dessa förändringar är orsakas av modifiering av genuttryck. Att stänga av
många gener kan ske utan att ändra DNA-sekvensen.

Exempel på differentierade celler är: nervcell, blodcell, muskelcell, bencell.
Exempel på odifferentierade celler är: embryonala stamceller, mesenkymala stamceller,
neurala stamceller.

Question 17

Vad är en stamcellsnisch?

Answer 17

En stamcellsnisch är den avgränsade mikromiljö där stamceller hålls funktionella genom direkta cell-cell-kontakter, extracellulär matrix och lokala signalmolekyler som reglerar om stamcellen ska vara vila (G0), självförnyas eller differentiera.

Exempel: i benmärgen reglerar stromaceller, osteoblaster och CXCL12-signalering hematopoetiska stamceller; i tunntarmens kryptor hålls stamceller odifferentierade av Paneth-celler via Wnt-signalering.

Förändras nischen förändras stamcellens öde, även utan genetiska förändringar i stamcellen.

Question 18

Hur gör en stamcell intracellulärt när den ska differentieras?

Answer 18

Intracellulärt sker detta genom att signaler aktiverar specifika transkriptionsfaktorer, som slår på differentieringsgener och stänger av stamcellsprogrammet.

Samtidigt sker epigenetiska förändringar (DNA-metylering och histonmodifieringar) som gör förändringen stabil och långvarig.