Δήμητρα Σπανού χημικός, καθηγήτρια στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης

υπό κατασκευή

Η ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΟΥ ΓΕΝΕΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΙ ΤΗΝ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

 ΑΛΛΑ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΔΥΣΚΟΛΟ ΘΕΜΑ ΜΕΛΕΤΗΣ ΚΑΙ ΠΡΟΒΛΕΨΕΩΝ

Η εξέλιξη των οργανισμών συνδέεται άμεσα με την εξέλιξη των κυττάρων τους και κυρίως του γεντικού τους υλικού. Μελετώντας το γενετικό υλικό βρίσκουμε  σε αυτό στοιχεία που δικαιολογούν την διαφοροποίησή του μέσα στον χρόνο και επομένως, την δημιουργία νέων διαφορετικών οργανισμών.

Οι παράγοντες διαφοροποίησης ή διαφορετικής εξέλιξης του αρχικού γονιδιώματος  μπορεί να προέρχονται από "εσωτερικούς" λόγους δομής και λειτουργίας του κυττάρου ή να είναι εξωτερικοί περάγοντες. Για κάθε περίπτωση αυτό είναι από τα πιο ενδιαφέροντα όσο και δύσκολα να ερευνηθούν επιστημονικά ζητήματα και παρ' όλο που η σημερινοί βιολόγοι ενισχύουν τις έρευνές τους με νέες τεχνολογίες δεν υπάρχει πλήρης εικόνα για το τι μπορεί να συμβαίνει σε θέματα έκφρασης ή και αλλαγών στα γονιδιώματα

ΟΙ  ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ  ΚΑΘΟΡΙΖΟΥΝ ΤΗΝ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ

ΑΛΛΑ ΚΑΙ ΤΗΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΤΟΥΣ ΕΞΕΛΙΞΗ

απόσπασμα από το βιβλίο Βιολογία Β&Γ Γυμνασίου 

5.1 Το γενετικό υλικό οργανώνεται σε χρωμοσώματα

Όλοι οι οργανισμοί –ευκαρυωτικοί και προκαρυωτικοί, μονοκύτταροι και πολυκύτταροι, ζωικοί και φυτικοί– εμφανίζουν συγκεκριμένα δομικά χαρακτηριστικά και επιτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες. Οι επιστημονικές μελέτες έχουν δείξει ότι οι οργανικές ενώσεις του κυττάρου, που είναι κυρίως υπεύθυνες γι’ αυτές τις ιδιότητες, είναι οι πρωτεΐνες. Η δράση των πρωτεϊνών εξαρτάται από τη σύστασή τους, δηλαδή από τη σειρά των αμινοξέων που περιέχουν. Τι είναι όμως αυτό που καθορίζει τη σειρά των αμινοξέων στις πρωτεΐνες ενός οργανισμού και συνεπώς τις ιδιότητές του; Είναι το γενετικό υλικό, το DNA, το οποίο περιέχει τις γενετικές πληροφορίες σε συγκεκριμένα τμήματά του, τα γονίδια. Το γονίδιο είναι μια αλληλουχία βάσεων του DNA  που περιέχει αποθηκευμένη μια συγκεκριμένη γενετική πληροφορία.

Βέβαια, στην έκφραση των ιδιοτήτων ενός οργανισμού σημαντικό ρόλο, εκτός από τα γονίδια, παίζει και το φυσικό του περιβάλλον.

Στη συνέχεια παραθέτων πληροφορίες σχετικές με το γενετικό υλικό, τον γενετικό κώδικα κ.α. όπως προέκυψαν από βιβλιογραφική έρευνα και έρευνα στο διαδίκτυο. Μέσα σε αυτές προκύπτουν σημεία που μας υποψιάζουν ή εν μέρει μας εξηγούν το φαινόμενο της διαφοροποίησης των κυττάρων και εν τέλει της εξέλιξης των ειδών

ΓΟΝΙΔΙΟ, ΓΟΝΙΔΙΩΜΑ, ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΙΚΟ ΚΑΙ ΜΗ DNA 

Τα γονιδιώματα όμως των διαφόρων οργανισμών (το σύνολο των χρωμοσωμάτων στον πυρήνα και αν υπάρχει του μιτοχονδριακού DNA)  περιλαμβάνουν το κωδικοποιητικό DNA (που κωδικοποιεί μεσω γονιδίων την γενετική πληροφορία, αλλά και μη κωδικοποιητικό DNA.

Τα γονίδια είναι περιοχές αλληλουχίας βάσεων του DNA που μεταγράφονται  ανήκουν στα 

κωδικοποιητικά γονίδια , στις οποίες περιέχονται πληροφορίες για τη σύνθεση ενός πολυπεπτιδίου ή ενός μορίου RNA. Εκτός από αυτά τα γονίδια υπάρχουν και 

μή κωδικοποιητικά γονίδια που δεν σχετίζονται με τον γενετικό κώδικα παρασκευής πολυπεπτιδίων και πρωτεϊνών, αλλά  μεταγράφονται σε tRNA, rRNA , snRNA (που συμμετέχει στην ωρίμανση του mRNA, αποκοπή εσωνίων και συγκόλληση  εξωνίων)

 Εκτιμάται ότι ο αριθμός των γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεϊνες και mRNA είναι 18000-20000. Αυτά όμως θεωρούνται τα αρχικά που μεταγράφονται σε mRNA παραγωγής πολυπεπτιδίων μπορεί όμως να προκύψουν και επιπλέον γονίδια   που κωδικοποιούν πρωτεϊνες που δημιουργούνται από άλλες βιολογικές διαδικασίες όπως  

 το εναλλακτικό μάτισμα του προ mRNA ή  οι ανασυνδυασμοί τοι DNA    (ΣΗΜΕΙΟ 1)

 Ακόμη, και ο ρόλος του μη κωδικοποιημένου DNA είναι υπό έρευνα και θεωρείται ότι σχετίζεται με βιοχημικές δραστηριότητες όπως η ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων,  (ΣΗΜΕΙΟ 2) την κατάταξη της χρωματίνης (DNA μαζί με ιστόνες και μη ιστονικές πρωτεϊνες που καθορίζουν την αρχιτεκτονική των χρωμοσωμάτων στον χώρο)  καθώς και σήματα που ελέγχουν την επιγενετική κληρονομηκότητα (ΣΗΜΕΙΟ 3)

Για να καταλάβουμε με αριθμούς τον μικρόκοσμο των κυττάρων αρκεί να αναφέρουμε ότι στα γενετικά κύτταρα που έχουμε απλοειδές γονιδίωμα ο αριθμός των βάσεων είναι τρία δισεκατομύρια και βέβαια διπλάσιες βάσεις υπάρχουν στα σωματικά κύτταρα, έξη δισεκατομύρια βάσεις.

Στο  κωδικοποιητικό DNA που είναι λιγότερο του 2% του συνολικού περιλαμβάνονται όχι μόνο τα γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεϊνες αλλά και αυτά που κωδικοποιούν το mRNA που κατανέμεται ανόμοια στα χρωμοσώματα (ΣΗΜΕΙΟ 4)

Στο μη κωδικοποιητικό DNA  περιλαμβάνονται επίσης και 

γονίδια για άλλες μορφές  RNA (όπως ριβοσωματιακό rRNA, μεταφορικό trRNA, μικρό μεταγραφικών ρυθμιστων miRΝΑ, μικρό πυρηνικό - συστατικό ματισωμάτων snRNA ), 

ρυθμιστικές αλληλουχίες  DΝΑ,  μακρυές διάσπαρτες αλληλουχίες DNA, εσώνια (που μεταγράφονται στο mRNA αλλά απομακρύνονται κατά την ωρίμανσή του, και άλλες περιοχές απροσδιόριστες (ΣΗΜΕΙΟ 5)

Εκτός από τα γονίδια υπάρχουν στο DNA και τα ψευδογονίδια, που είναι περιοχές του που δημιουργούνται συχνά από διπλασιασμό γονιδίων (και μετά από συσσώρευση μεταλλάξεων έχουν γίνει πια μη λειτυργικά. Έτσι λιοπόν δεν έχουμε μόνο την πιθανή δημιουργία νέων γονιδίων αλλά και  απόσυρση κάποιων άλλων

Αξιοπρόσεκτο επίσης είναι ότι, ο ρυθμός (μεταβολής) της εντροπίας του γονιδιώματος  σε κωδικοποιητικές αλληλουχίας είναι μεγαλύτερος από περιοχές  μη κωδικοποιητικές  αλληλουχίες βάσεων DNA , πράγμα που σημαίνει ότι η σταθερότητα και η δυνατότητα μεταβολής είναι διαφορετικές στα δύο αυτά είδη του DNA

Για να υποψιαστούμε τι μπορεί να σημαίνει αυτό δίνω κάποιες διευκρινήσεις σχετικά με την εντροπία 

1.Στη θερμοδυναμική, εντροπία είναι η έννοια μέσω της οποίας μετράται η αταξία, της οποίας η μέγιστη τιμή αντικατοπτρίζει την πλήρη αποδιοργάνωση (ομογενοποίηση των πάντων) και ισοδυναμεί με την παύση της ζωής.

2. Η μεταβολή της Εντροπίας ΔS συστήματος  κατά τη διάρκεια αντιστρεπτής μεταβολής εξαρτάται μόνο από την αρχική και τελική κατάσταση  η μεταβολή της εντροπίας (ΔS) συστήματος

3. Κατά τη διάρκεια οποιαςδήποτε μεταβολής  η εντροπία θα αυξάνεται συνεχώς (εάν το σύστημα είναι μονωμένο και δεν παίρνει από κάπου ενέργεια) έως ότου κάποτε δεν θα υπάρχει πια άλλη ενέργεια για να μετατραπεί σε θερμότητα, η εντροπία θα φτάσει στη μέγιστη τιμή της, οπότε θα επέλθει και ο λεγόμενος «Θερμικός Θάνατος» 

4. Η αύξηση της Εντροπίας Συστήματος οδηγεί στην ελλάττωση της ικανότητας του Συστήματος να παράγει έργο και αντίστροφα

 εντροπία - Βικιλεξικό (wiktionary.org)  

https://ebooks.edu.gr/ebooks/v/html/8547/2684/Fysiki_B-Lykeiou-ThSp_html-empl/index4_14.html

3 Η εντροπία εισήχθη από τον Clausius, ο οποίος όρισε τη μεταβολή της εντροπίας (ΔS) συστήματος κατά τη διάρκεια μιας πολύ μικρής αντιστρεπτής μεταβολής, τόσο μικρής ώστε η θερμοκρασία του συστήματος να μπορεί να θεωρηθεί σταθερή,  ως το πηλίκο του ποσού θερμότητας ΔQ που απορρόφησε ή απέβαλε το σύστημα προς τη θερμοκρασία του συστήματος.

2

akat;ergasto yliko

Για  

Τα γονιδιώματα όμως των διαφόρων οργανισμών 

akat;ergasto

Επιγενετική κληρονομηκότητα

Ανθρώπινο γονιδίωμα - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)

Μη κωδικοποιητικό DNA (ncDNA)[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ως μη κωδικοποιητικό DNA ορίζονται όλες οι αλληλουχίες στο γονιδίωμα που δεν βρίσκονται σε εξώνια κωδικοποιητικών πρωτεϊνών και έτσι δεν αναπαριστάνονται ποτέ στην αλληλουχία των αμινοξέων των εκφραζόμενων πρωτεϊνών. Σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό, περισσότερο από το 98% των ανθρωπίνων γονιδιωμάτων αποτελείται από ncDNA.

Πολυάριθμες τάξεις που δεν κωδικοποιούν DNA έχουν ταυτοποιηθεί, συμπεριλαμβανομένων γονιδίων που δεν κωδικοποιούν RNA (π.χ. tRNA και rRNA), ψευδογονιδίων, εσωνίων, αμετάφραστων περιοχών του mRNA, ρυθμιστικών αλληλουχιών DNA, επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών DNA και αλληλουχιών σχετικών με κινητά γενετικά στοιχεία.

Πολυάριθμες αλληλουχίες που συμπεριλαμβάνονται στα γονίδια ορίζονται επίσης ότι δεν κωδικοποιούν DNA. Αυτές συμπεριλαμβάνουν γονίδια που δεν κωδικοποιούν RNA (π.χ. tRNA, rRNA) και αμετάφραστα συστατικά γονιδίων κωδικοποίησης πρωτεϊνών (π.χ. εσώνια και 5' και 3' αμετάφραστες περιοχές του mRNA).

Αλληλουχίες που κωδικοποιούν πρωτεΐνες (ειδικότερα, κωδικοποιητικά εξωνίων) αποτελούν λιγότερο από το 1,5% του ανθρώπινου γονιδιώματος.^[9] Επίσης, περίπου το 26% του ανθρωπίνου γονιδιώματος είναι εσώνια.^[28] Εκτός από γονίδια (εξώνια και εσώνια) και γνωστές ρυθμιστικές αλληλουχίες (8–20%), το ανθρώπινο γονιδίωμα περιέχει περιοχές που δεν κωδικοποιούν DNA. Ο ακριβής αριθμός που δεν κωδικοποιεί DNA και παίζει ρόλο στη φυσιολογία του κυττάρου έχει αμφισβητηθεί έντονα. Πρόσφατη ανάλυση από το έργο ENCODE δείχνει ότι το 80% του συνολικού ανθρωπίνου γονιδιώματος είναι μεταγραφόμενο, συνδέεται με ρυθμιστικές πρωτεΐνες, ή συσχετίζεται με κάποια άλλη βιοχημική ενέργεια.^[8]

Όμως, παραμένει αμφισβητούμενο εάν όλη αυτή η βιοχημική δραστικότητα συνεισφέρει στην κυτταρική φυσιολογία, ή εάν ένα σημαντικό ποσοστό από αυτή είναι το αποτέλεσμα μεταγραφικού και βιοχημικού θορύβου, που πρέπει να φιλτραριστεί ενεργά από τον οργανισμό.^[29] Αποκλείοντας τις αλληλουχίες που κωδικοποιούν πρωτεΐνες, εσώνια και ρυθμιστικές περιοχές, μεγάλο μέρος που δεν κωδικοποιεί DNA αποτελείται από: Πολλές αλληλουχίες DNA που δεν παίζουν ρόλο στη γονιδιακή έκφραση έχουν σημαντικές βιολογικές λειτουργίες. Μελέτες της συγκριτικής γονιδιωματικής δείχνουν ότι περίπου το 5% του γονιδιώματος περιέχει αλληλουχίες που δεν κωδικοποιούν DNA που είναι πολύ διατηρούμενες, μερικές φορές σε χρονικές κλίμακες που αναπαριστάνουν εκατοντάδες εκατομμύρια έτη, που σημαίνει ότι αυτές οι μη κωδικοποιητικές περιοχές είναι κάτω από ισχυρή εξελικτική πίεση και θετική επιλογή.^[30]

Γονίδιο - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)

Τα περισσότερα γονιδια περιέχουν κάποιες περιοχές που δεν κωδικοποιούν τα γονιδιακά προϊόντα, αλλά συχνά ρυθμίζουν τη γονιδιακή έκφραση. Μία κρίσιμη περιοχή που δεν κωδικοποιεί, είναι ο υποκινητής, μία σύντομη ακολουθία DNA, απαραίτητη για την έναρξη της γονιδιακής έκφρασης. 

Το DNA αποτελείται από γονίδια και junk DNA. · To junk DNA αποτελεί περίπου το 98% του συνόλου. Το junk DNA είναι μέρη του DNA που δεν εκφράζονται σε πρωτεΐνες και δεν είναι ακόμα σαφές γιατί υπάρχει. Θεωρείται ότι οφείλεται είτε σε μεταλλάξεις και ενώ παλιά εκφραζόταν σε πρωτεΐνες αυτό άλλαξε με το πέρασμα των αιώνων, είτε είναι DNA ιών που προσέβαλε το ανθρώπινο DNA και ενσωματώθηκε σ’ αυτό. Τελευταίες μελέτες δείχνουν ότι λειτουργεί σαν διακόπτης που ελέγχει την έκφραση ή μη των γονιδίων. · Το γονίδιο είναι μια αλληλουχία βάσεων του DNA που περιέχει αποθηκευμένη μία συγκεκριμένη γενετική πληροφορία. Στον οργανισμό υπάρχουν περίπου 21.000 διαφορετικοί τύποι γονιδίων. Τα γονίδια μεταγράφονται στις παρακάτω τέσσερις (4) κατηγορίες RNA: mRNA, tRNA, rRNA και snRNA. Για να γίνει η μετάφραση σε πρωτεΐνες, που ακολουθεί της μεταγραφής, τα νουκλεοτίδια του mRNA επεξεργάζονται ανά 3. Οι τριπλέτες αυτές λέγονται κωδικόνια. Αντίστοιχα το tRNA έχει τριπλέτες που λέγονται αντικωδικόνια

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ κωδικοποίησης και μη κωδικοποίησης dna

Η κύρια διαφορά μεταξύ του κωδικοποιητικού και του μη κωδικοποιημένου ϋΝΑ είναι ότι το κωδικοποιητικό ϋΝΑ αντιπροσωπεύει τα γονίδια κωδικοποίησης πρωτεΐνης, τα οποία κωδικοποιούν πρωτεΐνες, ενώ το μη κωδικοποιημένο ϋΝΑ δεν κωδικοποιεί για πρωτεΐνες. Περαιτέρω, το κωδικοποιητικό ϋΝΑ αποτελείται από εξόνια ενώ οι τύποι μη κωδικοποιητικού ϋΝΑ περιλαμβάνουν ρυθμιστικά στοιχεία, μη κωδικοποιημένα RNA γονίδια, ιντρόνια, ψευδογόνα, επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες και τελομερή. Επιπλέον, τα γονίδια στο κωδικοποιητικό ϋΝΑ μεταγράφουν, παράγοντας mRNAs, τα οποία ακολούθως υφίστανται μετάφραση, παράγουν πρωτεΐνες ενώ το μη κωδικοποιημένο ϋΝΑ μπορεί να υποβληθεί σε μεταγραφή, παράγοντας μη κωδικοποιημένα RNAs όπως rRNAs, tRNAs και άλλα ρυθμιστικά RNAs.

:: Σύντομη βιογεωχημική ιστορία των οργανισμών. Μέρος Έκτο. ΣΥΝΔΕΣΗ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ ΓΙΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΠΟΛΥΚΥΤΤΑΡΟΥ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥ. Οι αποικίες κυττάρων δημιουργούν ιστούς και εξελίσσονται σε πολυκύτταρους οργανισμούς :: Δήμητρα Σπανού (webnode.gr)

Η ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΑΥΞΗΣΗ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

 Το αρχικά πολυδύναμο κύτταρο αλλά και αυτά που έχουν μερικώς διαφοροποιηθεί παράγουν ομάδες όμοιων κυττάρων ακόμα περισσότερο διαφοροποιημένων, με χαρακτηριστικές ιδιότητες και ιδιαίτερα ενεργά γονίδια που συνενώνονται σε συσσωματώματα κυττάρων και 

, χάνουν σταδιακά την πολυδυναμία τους

Υποθέσεις  κατα την διαίρεση των κυττάρων στο στάδιο της πρώϊμης εμβρυικής ζωής, , ενώ τα γονίδια έχουν κατανεμηθεί ίδια και στα δύο θυγατρικά κύτταρα, το κυτταρόπλασμα δεν κατανέμεται πάντα  ίσο στα δύο κύτταρα και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την διαφοροποίησή τους.

Μόνο ένα είδος κυττάρων κρατούν πάντα τον πολυδύναμο χαρακτήρα τους, τα άωρα γενετικά κύτταρα του θηλυκού εμβρύου3. 

intergrine for cell differentiation

Embryonic stem cell differentiation: The role of extracellular factors - ScienceDirect

Τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα (ES) έχουν την ικανότητα να αυτοανανεώνονται και να διαφοροποιούνται σε κυτταρικά παράγωγα της ενδοδερμικής, εξωδερμικής και μεσοδερματικής γενεαλογίας. Ως εκ τούτου, τα κύτταρα ES έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση των επιδράσεων εξωγενών παραγόντων στο αναπτυξιακό πρότυπο κατά τη διάρκεια της in vitro διαφοροποίησης. Χρησιμοποιώντας μια in vitro προσέγγιση απώλειας λειτουργίας που βασίζεται σε κύτταρα ES με ανεπάρκεια β1 ιντεγκρίνης, βρέθηκε ότι μηχανισμοί που εξαρτώνται από την ιντεγκρίνη εμπλέκονται στη ρύθμιση της έκφρασης Wnt-1 και BMP-4. Ανταγωνιστικές επιδράσεις των μορίων σηματοδότησης Wnt-1 και BMP-4, μορφογόνων που εμπλέκονται σε πρώιμα συμβάντα διαφοροποίησης, έχουν παρατηρηθεί in vivo και in vitro: Η BMP-4 δρα ως ισχυρός επαγωγέας μεσοδέρματος, ενώ η Wnt-1 παίζει κρίσιμο ρόλο στην προσδιορισμός του νευροεκτόδερμου. Εδώ, συνοψίζουμε δεδομένα καρδιακής, μυογονικής και νευρωνικής διαφοροποίησης που προέρχεται από κύτταρα ES των ES κυττάρων άγριου τύπου και ανεπάρκειας σε β1 ιντεγκρίνη. Παρουσιάζουμε στοιχεία ότι η αλληλεπίδραση των κυττάρων με την εξωκυτταρική μήτρα μέσω ιντεγκρινών καθορίζει την έκφραση των μορίων σηματοδότησης BMP-4 και Wnt-1, με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση της μεσοδερματικής και νευροεκδερμικής γραμμής, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα υποστηρίζουν την ιδέα ότι η επίδραση της εξωκυτταρικής «θέσης» στην αναπτυξιακή μοίρα των πολυδύναμων βλαστοκυττάρων καθορίζεται όχι μόνο από διαλυτούς παράγοντες, αλλά και από την εξωκυτταρική μήτρα.

Integrin binding specificity regulates biomaterial surface chemistry effects on cell differentiation - PMC (nih.gov)

Η χημεία της επιφάνειας των βιοϋλικών έχει βαθιές συνέπειες στις αποκρίσεις των κυττάρων και του ξενιστή, αλλά οι υποκείμενοι μοριακοί μηχανισμοί παραμένουν ελάχιστα κατανοητοί. Χρησιμοποιώντας αυτοσυναρμολογούμενες μονοστιβάδες ως μοντέλα επιφανειών βιοϋλικού που παρουσιάζουν καλά καθορισμένες χημικές ιδιότητες, αποδεικνύουμε ότι η επιφανειακή χημεία ρυθμίζει την οστεοβλαστική διαφοροποίηση και την ανοργανοποίηση της μήτρας ανεξάρτητα από τις αλλαγές στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων. Οι επιφάνειες προεπικαλύφθηκαν με ίσες πυκνότητες φιμπρονεκτίνης (FN) και δομή FN που διαμορφώθηκε από χημεία επιφάνειας για να αλλάξει η σύνδεση του υποδοχέα προσκόλλησης ιντεγκρίνης. Οι επιφάνειες με τερματισμό OH και NH2 ρυθμίζουν προς τα πάνω την έκφραση γονιδίων ειδική για οστεοβλάστες, την ενζυματική δραστηριότητα της αλκαλικής φωσφατάσης και την ανοργανοποίηση της μήτρας σε σύγκριση με επιφάνειες που παρουσιάζουν ομάδες COOH και CH3. Αυτές οι εξαρτώμενες από τη χημεία της επιφάνειας διαφορές στη διαφοροποίηση των κυττάρων ελέγχονταν με σύνδεση ειδικών ιντεγκρινών σε προσροφημένο FN. Τα αντισώματα που διαταράσσουν τη λειτουργία κατά του κεντρικού τομέα δέσμευσης κυττάρων του FN ανέστειλαν πλήρως την ανοργανοποίηση της μήτρας. Επιπλέον, ο αποκλεισμός των αντισωμάτων έναντι της ιντεγκρίνης β1 ανέστειλε την ανοργανοποίηση της μήτρας στις επιφάνειες OH και NH2, ενώ τα αντισώματα που διαταράσσουν τη λειτουργία ειδικά για την ιντεγκρίνη β3 αύξησαν την ανοργανοποίηση στο υπόστρωμα COOH. Αυτά τα αποτελέσματα καθιερώνουν διαφορές που εξαρτώνται από την επιφάνεια στη σύνδεση της ιντεγκρίνης ως μηχανισμού που ρυθμίζει τις διαφορικές κυτταρικές αποκρίσεις στις επιφάνειες βιοϋλικών. Αυτός ο μηχανισμός θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για την κατασκευή υλικών που ελέγχουν την ειδικότητα δέσμευσης ιντεγκρίνης για να προκαλέσουν επιθυμητές κυτταρικές δραστηριότητες για την ενίσχυση της ενσωμάτωσης βιοϋλικών και τη βελτίωση της απόδοσης των υποστηριγμάτων βιοτεχνολογικής καλλιέργειας.

https://studyflix.de/biologie/tierische-und-pflanzliche-zelle-im-vergleich-2062