En modelos animales (mosca del vinagre, ratón)
Patrones de diferenciación, con marcadores moleculares (p.ej. patrones de moléculas de superficie).
Señales externas e internas: múltiples mecanismos de retroalimentación y de interacciones recíprocas entre células, dentro del nicho o “hábitat” que ocupan en el organismo. Aquí la investigación básica está desentrañando las moléculas que se envían unas células a otras, y cómo estos “mensajes desde el exterior” ponen en marcha una serie de factores de transcripción para activar genes, cuyos productos ejercen una serie de efectos: reorganizaciones de orgánulos y macromoléculas, divisiones simétricas y asiméticas, diferenciaciones, etc.
Controles intrínsecos: parece que las células disponen de “relojes internos” que de alguna manera les indican el número de veces que deben dividirse antes de diferenciarse totalmente. Sabemos aún poco de esta faceta, pero se piensa que están implicados varios mecanimos:
Proteínas promotoras e inhibidoras del ciclo celular
Longitud del telómero: se ha propuesto que conforme la célula se especializa, va acortando sus telómeros, hasta que finalmente llega a la senescencia. De hecho, en la mayor parte de los tejidos adultos no se puede detectar actividad de telomerasa. Por el contrario, las células madre poseen telómeros largos y actividad telomerasa constitutiva (permanente).
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Controles externos: un complejo juego de señales de corto y largo alcance entre células madre, sus hijas, y las células vecinas:
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Factores secretados: los que se conocen mejor son los factores de la médula ósea, incluyendo numerosas citoquinas, que dirigen la maduración, proliferación y diferenciación a los linajes mieloides y linfoides. Pero se están estudiando otros sistemas como la diferenciación de la cresta neural.
Interacciones célula con célula, a través de proteínas integrales de membrana.
Interacciones de las células con la matriz extracelular del tejido, por medio de receptores de membrana, como las integrinas.
En muchos de estos casos, la señal externa que llega al receptor de membrana se “transduce” (reemite) al interior mediante una cascada de reacciones bioquímicas (con abundantes fosforilaciones y desfosforilaciones de proteínas), para finalmente originarse una orden de activar o desactivar grupos de genes. Por lo tanto, la célula puede cambiar su patrón de expresión, lo que en determinados casos significa un paso más en su ruta de diferenciación, su proliferación, o incluso puede significar la muerte celular programada (apoptosis)
