Differenzierung (Biologie)
von lateinisch: differre - sich unterscheiden
Synonym: Zelldifferenzierung
1. Definition
Die Differenzierung ist ein Vorgang während der Ontogenese, bei dem neugebildete Tochterzellen durch differentielle Genexpression funktionelle und strukturelle Abweichungen von der ursprünglichen Mutterzelle ausbilden. Hierbei kommt es zu einer zunehmenden Spezialisierung und Entstehung unterschiedlicher Zelltypen, die an ihre spezifische zelluläre Funktion angepasst sind.
siehe auch: Determination
2. Hintergrund
Bei vielzelligen, komplexen Organismen existiert eine große Anzahl verschiedener Zelltypen. All diese Zelltypen verfügen über dasselbe Genom, unterscheiden sich jedoch in ihrem Transkriptom und Proteom. Durch diese differentielle Genexpression wird die Funktion und Morphologie der Zelle bestimmt.
Die Zellen, die sich aktiv teilen und neue Zellen generieren, werden als Stammzellen bezeichnet. Abhängig davon, welche Zelltypen aus einer Stammzelle hervorgehen können, wird sie als totipotent, pluripotent, multipotent oder oligopotent bezeichnet. Am Ende entstehen die terminal differenzierten funktionellen Körperzellen, wie z.B. Neurone, Epithelzellen, Myozyten und Erythrozyten. Diese sind häufig nicht mehr zur Zellteilung fähig.
Die Differenzierung ist reversibel, entsprechend wird bei Krebserkrankungen häufig eine Entdifferenzierung beobachtet.
3. Regulation
Die Differenzierung einer Zelle wird sowohl durch innere, zellautonome, als auch den Einfluss äußerer Faktoren bedingt. Hierzu zählen:
- Wachstumsfaktoren und Hormone
- morphogenetische Gradienten
- Umgebung bzw. Nachbarzellen (Zellkontakte)
- Determination der Vorläuferzelle
- Expression von Meisterkontrollgenen (meist Transkriptionsfaktoren)
Die Weitergabe der Differenzierung auf nachfolgende Zellen wird durch epigenetische Mechanismen kontrolliert.