Quali specifici processi biochimici sono coinvolti nell'indurre la meiosi piuttosto che la mitosi? Perché le cellule gonadiche sono le uniche cellule del corpo umano che subiscono la meiosi?
In definitiva, sembra che l'ormone follicolo-stimolante (FSH), rilasciato dalla ghiandola pituitaria, possa essere il segnale diretto per gli spermatociti di entrare nella meiosi [1]. Vale la pena notare, tuttavia, che questi risultati provengono da studi in vitro , in cui gli spermatociti sono stati co-coltivati con tutti i tipi cellulari di tubuli seminiferi in un mezzo artificiale, il che lo rende un'approssimazione piuttosto grossolana di in vivo : imitare il ciclo spermatogeno completo in vitro resta da fare [2].
È un po 'più complicato con gli ovociti. Cominciano la meiosi durante lo sviluppo prenatale, vengono arrestati nella fase diplotenica della prima divisione meiotica, quindi un'ondata di ormone luteinizzante (LH), appena prima dell'ovulazione, li fa riprendere. Ma vengono nuovamente arrestati nell'ultima fase e solo dopo il concepimento finiscono la meiosi. Si ritiene che la pausa che si verifica nello sviluppo prenatale sia indotta da una sorta di "arrestatore" secreto dalle cellule nell'ambiente degli ovociti (in particolare, le cellule della granulosa murale) e sostenuto da alti livelli di cAMP, che sono prodotti in risposta sia a fattori intrinseci che estrinseci. stimoli. [3]
Un'altra questione, e piuttosto interessante, è la questione del tempismo: la meiosi inizia in un momento distinto dello sviluppo di un mammifero maschio, e poi continua continuamente, ma l'oogenesi dei mammiferi è una serie di inizi e fermate. Maggiori informazioni su questo possono essere trovate in [3] e [4].
[1] Tesarik, J., Guido, M., Mendoza, C. & Greco, E. Spermatogenesi umana in vitro: rispettivi effetti dell'ormone follicolo-stimolante e del testosterone su meiosi, spermiogenesi e apoptosi delle cellule di Sertoli. J. Clin. Endocrinol. Metab. 83, 4467–4473 (1998). PMID: 9851795. Accesso gratuito.
[2] Sousa, M., Cremades, N., Alves, C., Silva, J. & Barros, A. Potenziale di sviluppo delle cellule spermatogeniche umane co-coltivato con cellule di Sertoli. Ronzio. Reprod. 17, 161–172 (2002). PMID: 11756382. Accesso gratuito.
[3] Zhang, M. & Xia, G. Controllo ormonale della meiosi degli ovociti dei mammiferi allo stadio diplotene. Cellula. Mol. Life Sci. Epub prima della stampa. (2011). PMID: 22045555.
[4] Albertini, D.F. & Carabatsos, M.J. Aspetti comparativi del controllo del ciclo cellulare meiotico nei mammiferi. J. Mol. Med. 76, 795–799 (1998). PMID: 9846949.
Quali specifici processi biochimici sono coinvolti nell'indurre la meiosi piuttosto che la mitosi?
È una domanda difficile perché ogni passo nello sviluppo di una cellula germinale è in definitiva necessario per il finale differenziazione, che include una divisione meiotica. La meiosi richiede molte componenti specializzate per accoppiare e separare gli omologhi, per indurre e risolvere la ricombinazione, ecc. Ciò che dà inizio a tutto è ancora in gran parte sconosciuto. Ci sono molti mutanti che arrestano il processo, ma questi sono necessari lungo il percorso, quindi danneggiare il percorso alla fine ne impedisce il progresso. Almeno uno studio è stato in grado di avviare il programma di meiosi nel lievito:
Fondamentalmente, hanno attivato un fattore di trascrizione, che ha attivato un'intera suite di geni a valle necessari per la meiosi. In sostanza, hanno attivato la "via della meiosi". Tieni presente che questo è lievito, quindi non ha cellule germinali separate, ma probabilmente il concetto è lo stesso.
Perché le cellule gonadiche sono le uniche cellule del corpo umano che subiscono la meiosi?
Tutte le altre celle sono diploidi. Solo nelle cellule germinali l'organismo induce divisioni riduttive (per produrre gameti aploidi per la fusione finale nello zigote della generazione successiva). La creazione di cellule somatiche aploidi rivelerebbe mutazioni letali recessive e le cellule morirebbero. Nello sperma e negli ovuli, che non esprimono alcun gene fino a dopo la fecondazione e la cariogamia, questo non è un problema.
Cominciamo rispondendo prima alla seconda parte della tua domanda. Posso farti una domanda simile come "Perché le cellule parietali secernono HCl?" o "Perché le cellule muscolari scheletriche sono multinucleate?". Il motivo per cui le cellule del nostro corpo svolgono funzioni diverse e subiscono processi diversi, pur avendo lo stesso DNA, può essere dovuto a una moltitudine di fattori. Eccone alcuni fuori dalla testa:
Ora per rispondere a quale sia il meccanismo specifico in cui le cellule gonadiche subiscono la meiosi:
Per prima cosa, la modifica dell'istone (e quindi l'espressione genica differenziale) è stata implicata nella regolazione della spermatogenesi. Puoi leggere a riguardo in questo articolo: Song N, Liu J, An S, Nishino T, Hishikawa Y, Koji T . 2011. Analisi immunoistochimica delle modificazioni dell'istone H3 nelle cellule germinali durante la spermatogenesi del topo. Acta histochemica et cytochemica 44: 183–90.
A prima vista, non ho trovato nulla sull'oogenesi; si aggiornerà se vedo qualcosa.