docביולוגיה של התא - שיעורים 23-24
download 
Report Transcription
ביולוגיה של התא - שיעורים 23-24
שיעור :23צמתים בין תאים 249 31.05.2010 שיעור :23צמתים בין תאים המרצה :חררדו לדרקרמר מבנה האיברים נושא זה מהווה המשך לנושא השלד התאי .אנחנו מכירים כבר תהליכים רבים בתוך התאים ואנחנו נראה כעת כיצד התאים מסודרים בכל הרקמות ובאיברים השונים .בתמונה הבאה רואים סכמת חתך של איבר, במקרה זה המעי ,אולם לרוב האיברים 47יש דוגמה דומה. אנחנו רואים בחלק העליון את החלל של האיבר – – the lumenוכלפי החלל רואים את אצבעות ה- .48villiהשכבה שהכי קרובה לחלל היא האפיתל .תפקידם של תאים אלו הוא בעיקר בספיגה והפרשה, כמו גם הגנה .השכבה כולה מופיעה בצורה מקופלת על מנת להגדיל יחס נפח לשטח פנים כלפי החלל. אנחנו רואים שכל נקודה היא גרעין ,והתאים צמודים בשכבה בודדת )לפי דוגמה זו( .מתחת לרקמת האפיתל יש רקמת חיבור ,המכילה תאים בשם פיברופלאסטים .הפיברובלאסטים אינם צמודים והדוקים כמו האפיתל ,והם "שוחים" בחומר חוץ תאי. מתחת לרקמת החיבור יש תאי שריר רבים – במקרה זה אלו תאי שריר חלק .התאים של רקמת השריר צמודים אחד לשני וכולם בעלי כיווניות מסויימת .ניתן להבחין בשתי שכבות של רקמת שריר :אחת בכיווניות אורכית והשנייה בכיווניות רוחבית )האחד הולך במקביל ללוח והשני בניצב לו( .שתי השכבות עוזרות ליצור תנועה פריסטאלטית על ידי התכווצות בכיוונים שונים – השכבה העליונה נותנת דחיפה לאורך המעי והשכבה השנייה מכווצת את המעי ודוחפת את המזון על ידי צימצום חלל המעי. 47סייג קטן :נכון עבור איברים צינוריים .למעט אולי תכונת ה villi-המבנה הזה חוזר בכל הצינורות – עיכול ,הפרשה ,מין ,דם – אבל כמובן שאין זה תקף למבנה של איברים כמו לב ,שרירים ,מערכות השלד והעצבים וכדומה. 48שימו לב ,אלו לא המיקרו-ווילי כי הללו קיימים על תא בודד וכאן זוהי שכבה של תאים בתוך הרקמה. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב ביולוגיה של התא -הרצאות1 250 אחרי רקמת השריר מופיעה עוד שכבה של רקמת חיבור ,ותחתיה שוב שכבה של אפיתל .השכבה הזו פונה כעת לצד החיצוני של האיבר ) .(external spaceמכאן שהאיבר מצופה אפתיל גם מבפנים וגם מבחוץ. רקמת האפיתל באיור משמאל ניתן לראות את המיקרוווילי על האפיתל ,שלא ראינו קודם ברזולוציה הנמוכה יותר .תאי האפיתל פונה כלפי החלל וגם כלפי הצד החיצוני של האיבר .אנחנו נעסוק בצד הפנימי ,אבל הדברים תקפים לתאי אפיתל באופן כללי. תאי האפיתל יושבים על רקמת החיבור .רקמת החיבור הצמודה לתחתית התאים היא ה,basal lamina- הנמצאת מחוץ לתאים .49לרקמת האפיתל יש כיווניות – המיקרו-ווילי )הצד האפיקלי( פונים תמיד לחלל )האיבר או הגוף( ,והצד התחתון )באזאלי( של התא פונה לשכבה הבאזאלית .החלק הזה מכונה לעיתים basal-lateralכי הוא דומה בתכונותיו לצדדים של התאים להבדיל מהקוטב האפיקלי ) (apicalשלהם. בתמונת המיקרוסקופיה האלקטרונית ניתן לראות חתך של תאים ולהבחין כי התאים צמודים למדי במשטח דו-מימדי .תאי האפיתל יושבים על מעין "שטיח" של לאמינה באזאלית .מתחת ללאמינה הבזאלית יש רקמת חיבור .ניתן להבחין בסיבים רבים מחלבון קולאגן ,כפי שנראה בהמשך. רקמת חיבור באיור משמאל רואים חתך במיקרוסקופיה אלקטרונית של רקמת חיבור .ניתן לראות תא אחד של פיברובלאסט ,סוג התאים הקיימים ברקמת החיבור. הפיברובלאסטים אינם צמודים – הם שוהים במטריקס החוץ תאי ).(extracellular matrix, ECM המטריקס מורכבת משני חומרים עיקריים :סיבי קולאגן ופרוטאוגליקאנים. 49אין לבלבל עם ה!nuclear lamina- חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :23צמתים בין תאים 251 המטריקס החוץ תאי – סיבי הקולאגן כפי שניתן לראות באיור משמאל ,סיבי הקולאגן בנויים כמו סיב בחתך האורך וכמו חוטי חשמל בחתך הרוחב – רואים שהם מורכבים מהרבה סיבים קטנים. הסיבים הקטנים הם פיברילות של קולאגן ) ,(Collagen Fiberilsשגם הן מורכבות מסיבים פנימיים של מולקולות קולאגן המאורגנות בטרימרים ) – (Collagen Trimersשלושה פוליפפטידים של קולאגן יוצרים טרימר ,הטרימרים בונים פיברילות והפיברילות ובנות את הסיבים .לטרימר של הקולאגן יש מבנה של .50coiled coilהמבנה הזה כאמור הוא מבנה מאוד חזק .הטרימרים עשויים ממונומרים של קולאגן. עד כה הכרנו סיבים המתקיימים בתוך התאים; אולם סיבי הקולאגן הם סיבים הנמצאים בחומר החוץ- תאי .סיבים מורכבים בבסיסם בחלבונים ולכן צריכים להיות מורכבים על ידי תאים מסויימים ,שיפרישו אותם החוצה במסלול ה ER-והגולג'י .התאים האלו הם הפיברובלאסטים .פיברובלאסטים מייצרים קולאגן ומפרישים אותו למטריקס החוץ תאי. אולם יש בעיה :הסיבים של הקולאגן מאוד ארוכים ,אפילו יותר מהתא עצמו; ההרכבה של סיבי הקולאגן היא ספונטנית ולכן מתרחשת מחוץ לתאים ,אבל בשל גודלם צריך למנוע את החיבור שלהם בתוך התאים. לפיכך הפיברובלאסטים מפרישים חומר המכונה procollagenשהוא טרימר המכיל פפטידים נוספים בקצוותיו שמונעים הרכבה ספונטנית של הטרימרים לפיברילות וסיבים של קולאגן .באופן כזה נמנעת הרכבת הסיבים בתוך התאים .מחוץ לתאים הקולאגן מגיע לאנזים הקולאגנאז אשר מבקע את החלבונים בקצותיו של הטרימר וכעת מתאפשרת ההרכבה של הפיברילות והסיבים כאשר הקולאגנים נמצאים מחוץ לתאים. המטריקס החוץ תאי -פרוטאוגליקאנים הפרוטאוגליקאנים הם האיזורים הלבנים המופיעים בחתך – לא רואים אותם לעומת הסיבים העבים של הקולאגן ,כי הם חומר מפוזר ונוזלי יותר .יחד עם הקולאגן הם מהווים את ה .ECM-בעמוד הבא ניתן לראות אילוסטרציה של הפרוטאוגליקאנים .הם נראים מעט כמו נברשת ,בעלי ציר מרכזי ושלוחות מנוצות של חלבונים וסוכרים. 50מעט בדומה למבנה של ה.intermediate filaments- החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב ביולוגיה של התא -הרצאות1 252 הפרוטאוגליקאנים הם קומפלקסים ארוכים .הם מזכירים את שמם של הגליקופרוטאינים ,אולם גליקופרוטאינים הם בעלי קשר קוולנטי בין סוכר לחלבון והפרוטאוגליקאן הוא קומפלקס חלבוני-סוכרי – ללא קשרים קוולנטים. הפרוטאוגליקאן מורכב משלושה גורמים מרכזיים: • פוליסאכאריד – רב-סוכר .מהווה את השרשרת המרכזית ,בכחול .מכונה .hyaluronan • גליקופרוטאינים הקשורים באופן לא קוולנטי לפוליסאכאריד )מופיע בירוק ואדום(. • חלבוני התאמה ) (link proteinsשמקשרים בין הפוליסאכאריד לגליקופרוטאינים )מופיעים בשחור(. הגליקופרוטאינים של הפרוטאוגליקאן הם מיוחדים כי הם אינם מכילים שרשרות קצרות של סוכרים אלא כל שרשרת המופיעה באדום היא שרשרת של פוליסאכאריד הקשורה באופן קוולנטי לחלבון הירוק .כל הפוליסאכארידים האלה ,כולל ה ,hyaluronan-הם כולם מאותה המשפחה – glycosaminnoglucans )) (GAGגליקאנים בעלי סוכרים שיש להם קבוצות אמינו כמו הגלוק-נאק(. מבחינת המבנה של הגליקוסאמינוגליקאנים ) ,(GAGיש לנו גלוק-נאק וגם סוכר שהוא חומצה – שמכיל קבוצה של – COOHוהוא מכונה חומצה גלוקורונית .הסוכר הזה דומה יחסית לגלוקוז ,אלא שיש לו גם קרבוקסיל בפחמן .6 המבנה הזה מורכב מיחידות חוזרות רבות של גלוק נאק–חומצה גלוקורונית .בסופו של דבר הם יוצרים פוליסאכאריד ארוך ובעל מטען .הפוליסאכאריד חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :23צמתים בין תאים 253 טעון במטען שלילי תודות לקרבוקסיל .האמינו לא נותן מטען תודות לאצטיל .בתור פוליסאכאריד שמכיל הרבה קבוצות של ,OHהפוליסאכאריד מסיס מאוד ,סופח מים ויוצר קשרי מימן .מעצם עובדה זו אנחנו מקבלים חומר ECMשהוא דמוי-ג'לי ,כי הוא מלא מים הספוגים בפרוטאוגליקאנים. יש לשים לב שה GAG-האדומים הם מעט שונים מה GAG-הכחול ,לפעמים יש להם סוכרים מעט שונים, אבל כולם בעלי מבנה דומה ולכן מאותה משפחה של .GAG המטריקס החוץ-תאי מכתיב את אופי הרקמה אמרנו שהפפטידוגליקאנים סופגים מים ויוצרים מטריקס נוזלי; אבל יש גם סיבי קולאגן קשיחים מאוד. היחס בין כמות הקולאגן לכמות הפרוטאוגליקאנים תקבע את אופייה של רקמת החיבור – סחוס למשל יכיל יחס שווה יחסית של סיבי קולאגן ופרוטאוגליקאנים ,לעומת העצם שתכיל הרבה מאוד קולאגן. הנוזל בתוך העין הוא גם רקמת חיבור אבל מאוד נוזלית ,ולכן מכילה מעט מאוד קולאגן והרבה פרוטאוגליקאנים. קישור התאים לחומר החוץ תאים הפיברובלאסטים צריכים להיות קשורים למשהו, מעוגנים לגורם יציב בסביבתם; גם רקמת האפיתל שקשורה ללאמינה הבאזאלית ,צריכה להתעגן למשהו במטריקס או ברקמת החיבור שיהווה לה בסיס. בתוך התאים יש סיבים של אקטין .ראינו במקרים רבים שהאקטין יכול להיקשר לחלבון טרנס-ממברנלי בשם אינטגרין ,דרך חלבון אדאפטור )התאמה( .מצידו השני של החלבון הממברנלי אינטגרין יש חומר חוץ תאי. האינטגרין נקשר לסיבי הקולאגן בחומר החוץ תאי ,דרך חלבון התאמה נוסף המכונה .fibronectin במבט מקרוב על פיברונקטין )משמאל( אנחנו רואים שהוא עשוי דימר שבו המונומרים קשורים בקשרי .SS יש לדימר אתרי קישור לקולאגן וגם לתא – כי הפיברונקטין הוא חלבון ממברנלי של התא .בתמונה התחתונה באפור רואים מיקרוסקופיה אלקטרונית של פיברונקטין. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב 254 ביולוגיה של התא -הרצאות1 צמתים בין תאים הקישור בין התאים לחומר החוץ תאי הוא חלק ממשפחת הצמתים הבין-תאיים ,שכוללים גם צמתים בין תא לחומר חוץ תאי ,אך לא מוגבלים לכך .הצמתים מתחלקים לשלוש קבוצות עיקריות :צמתי אטימה, צמתי עגינה וצמתי תקשורת. צמתי אטימה – Occluding Junctions משםחה זו מורכבת מסוג אחד בלבד – .Tight Junctionsצמתים אלו נמצאים למשל בתאי האפיתל, בצד האפיקלי ,והם יוצרים חסימה המונעת מעבר של מולקולות מהצד האפיקלי של האפיתל לצד הבאזו- לאטרלי .אטימה זו מאפשרת סלקציה בין מה שנכנס למה שיוצא – למשל במעיים אנחנו רוצים להפריד בין חומרי המזון לפתוגנים שנכנסים במעי הלא-סטרילי ולמנוע כניסתם לרקמות הסטריליות של הגוף. בניסוי הבא אנחנו יכולים לראות הכנסה של דיו כמולקולת סמן מהצד האפיקלי של המעי ,ומסתכלים על הרווח בין התאים בצד הבאזולאטרלי ורואים שהדיו לא נכנס אליו כלל – כלומר האטימה של הצמתים יעילה מאוד. החומרים שכן יצליחו לעבור את הצומת יהיו חומרים שיכולים לחדור את הממברנה באופן פאסיבי – גזים ומולקולות קטנות ולא פולאריות שיכולים להיכנס דרך הממברנה ההידרופובית .חומרים אחרים יכולים להיכנס דרך תעלות ממברנליות ייעודיות מהצד האפיקלי.51 51תפקיד נוסף :הצמתים גם מאפשרים שמירה על הקוטביות של התא – שומרים מפני התערבבות החלבונים הממברנליים האפיקליים עם החלבונים הבאזו-לאטרלים. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :23צמתים בין תאים 255 באיור הבא ניתן לראות כיצד למעשה הצמתים נוצרות :זהו אינו איחוי של הממברנות אלא למעשה "חגורות" של חלבונים ממברנליים הנוצרות סביב כל תא והיוצרות צמתי אטימה עם חגורת החלבונים של התא השכן .בכל צומת יש חלבון ממברנלי של תא אחד וחלבון ממברנלי של תא שני ,והקשר בין שני החלבונים הוא קשר באפיניות גבוהה וצמוד מאוד .החלבון הממברנה המעורב הוא קלאודין ).(Claudin צמתי עגינה /היצמדות – Anchoring/ Adhesion Junctions צמתים אלו משמשים ליצירת אדהזיה – הדבקה בין תאים .יש שני סוגים: • אדהזיה בין תאים • אדהזיה בין תא לחומר חוץ תאי ,סוג צומת שכינינו בשיעור שעבר Focal contactהנוצר על מנת לסייע בתנועת התא. הצמתים יכולות להיות מושתתות על שניים מהגורמים של השלד התאי :סיבי האקטין או סיבי ה- .Intermediate filamentsכל אחד מסוג הסיבים יכול ליצור כל אחד מסוגי האדהזיות. צמתי אדהזיה בין תאים )אקטין( בצומת אטימה אנחנו ראינו רק מה שבונה את הצומת עצמו בממברנה; אבל בצמתי אדהזיה יש חשיבות גם לחלבונים שבונים את הצומת וגם למבנה התוך-תאי המעורב ,שהוא השלד התא מבפנים )נדגים תחילה מסיבי האקטין(. תאים בשכבה דו-מימדית יוצרים חגורת אדהזיה של חלבוני אקטין )כמופיע באיור(. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב ביולוגיה של התא -הרצאות1 256 במבט מקרוב ניתן לראות שחלבון ממברנלי של תא אחד נקשר לחלבון ממברנלי של תא אחד; בצד התוך-תאי של הרצפטור הוא קשור לסיבי אקטין דרך חלבון התאמה .קיימים קומפלקסים רבים של חלבונים טרנס-ממברנליים כאלה ,שמגיעים מכל תא. החלבון הטראנס-ממברנלי הזה מכונה קדהרין ).(Cadherin כל צומת אדהזיה קשורה לאקטין ולכן יש ריכוז גבוה של סיבי אקטין באיזור צומת האדהזיה .בסרטון ניתן לראות שמגע בין תאים מפוזרים גורם לריכוז הקדהרין באיזור המפגש ,שעד אז הוא מפוזר סביב ,וכך נוצרים ריכוזי קדהרין היוצרות צמתי היצמדות. צמתי האדהזיה נקשרים לאקטין; אנו יודעים כבר שהאקטין בעל תפקיד בתנועה תאית ומכאן נגזר גם תפקיד הצמתים :תיאום תנועה בין תאים אחרים .כאשר מתקבל אות לתנועה ,צומת האדהזיה מביאה לכיווץ של סיבי האקטין בתא הראשון שנע, וכך התא הבא אחריו נגרר ונע יחד איתו. יש להם גם תפקיד חשוב בהתפתחות העוברית :בעובר המתפתח אפשר לראות שכבה של תאי אפיתל עם ריכוז אקטין בצד האפיקלי עקב צמתי אדהזיה )באיור למטה( .בשלב כלשהו מגיע סיגנל להתכווצות של אחד התאים במרכז ,הצמתים גורמים לתיאום עם התאים האחרים ויש רשת שלמה של תאים שמתכווצים בצידם האפיקלים .כתוצאה מכך אנחנו יכולים לקבל שקיעה ואפילו ניתוק מוחלט של תאי האפיתל מהרקמה – זה נראה כמו הנצה של וזיקולה אבל בפועל זה הופעה של איברים כדוריים וצינוריים )כמו כלי דם או מערכת העיכול( .איברי העובר נוצרים על ידי התכווצות המתואמת על ידי צמתי אדהזיה. באיור הבא ניתן לראות חתכים במיקרוסקופיה אלקטרונית של היווצרות צינור העצבים )משמאל( והיווצרות העין )מצד ימין(. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :23צמתים בין תאים 257 צמתי אדהזיה למטריקס )אקטין( הסוג השני של צמתי אדהזיה ,כמו שציינו ,הם צמתים המחברים את התא לחומר החוץ תאי .הללו הם בדיוק מה שראינו קודם בתור המנגנון להתחברות לחומר החוץ תאי של הפיברובלאסטים :חלבוני האינטגרין מתחברים לפיברונקטין אשר תופס סיבים ומקבע את מקום התא. בסרטון ניתן לראות תא שריר לב מתכווץ על גבי מצע לטקס ניתן לראות שבין תאים באיבר יש סינכרון של ההתכווצויות הספונטניות ,על ידי צמתי אדהזיה; כמו כן ניתן לראות כיצד התא הבודד יוצר נקודות קישור למשטח ומשום כך ניתן להבחין בהתכווצויות על פני המשטח. צמתי אדהזיה בין תאים )פילמנטים( הסוג השני של צמתי אדהזיה דומים למדי למה שראינו עד כה, אולם כעת במקום מעורבות של אקטין יש מעורבות של .intermediate filamentsהצמתים יכולים גם הם להיות משני סוגים :בין שני תאים שכנים ובין תאים ל.ECM- צמתים בין שני תאים מכונים דזמוזומים .כמו שראינו בתמונה מהשיעור השעבר ,נראה כאילו הפילמנטים חוצים בין התאים אולם למעשה הם מגיעים עד לצמתים והצמתים יוצרים חיבור בין התאים .הצומת הזה מכונה דזמוזום ).(Desmosome הדזמוזום הוא צומת שנוצר על ידי חלבון ממברנלי ממשפחת הקדהרינים שנשלח על ידי שני התאים והם נקשרים ביניהם באיזור החוץ-תאי .בחלקו הפנימי ,החלבון הממברנלי נקשר לחלבון התאמה ) (anchor proteinשקושר סיבי שלד תאי של פילמנטים אינטרמדיאטים )בדוגמה הזו אלו סיבי קראטין מתאי אפיתל(. בתמונה הימנית רואים מיקרו- סקופיה אלקטרונית של חתך באיזור הקישור בין התאים – ניתן לראות רשת צפופה של פילמנטים בתוך כל תא המעורב בזדמוזום. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב ביולוגיה של התא -הרצאות1 258 התפקיד של צומת האדהזיה עם האקטין הוא תיאום תנועה; התפקיד של הצמתים עם האינטרמדיאטים הוא חיזוק הממברנה – כמו תפקידם בתא .אלא שכאן הם לא מחזקים ממברנה של תא בודד אלא מחזקים את המבנה של הרקמה הכוללת ,תודות לקשרים החזקים שקיימים בין הצמתים .למשל העור שמכיל קראטין רב הוא קשה לחדירה – תודות לחיזוק המבנה שנוצר על ידי צמתי האדהזיה. הסוג הנוסף של צמתים מקשרות בין התאים לחומר החוץ תאי .חלבון התאמה קושר את הפילמנטים האינטרמדיאטים לחלבון ממברנלי – אינטגרין .המבנה הזה מכונה המי-דזמוזום )(hemidesmosome כי הוא נראה כמו מחצית-דזמוזום ,כי אין לו את החלק השני של התא השני )יש שם חומר חוץ תאי( .האינטגרין נקשר לסיבי הקולאגן שבחומר החוץ-תאי ,ספציפית זה שנמצא בבאזאל לאמינה ,שנמצאת מתחת לתאי האפיתל. צמתי תקשורת –Communication Junctions צמתי תקשורת מאפשרים להוליך חומרים בין תאים ועל ידי כך להחליף חומרים ולשלוח אותות .ישנם שלושה סוגים של צמתי תקשורת שונים: • .Gap Junctions • – Plasmodesmataבתאים צמחיים. • – Synapseבתאי עצב לתאי עצב אחרים או תאי שריר וכדומה. צמתי התקשורת שנתמקד בהם הם הGap - .Junctionבאיזור הצומת אנחנו יכולים להבחין בתעלות בעלות מיקום מתואם בין שני התאים המקיימים את הצומת .כתוצאה מהתיאום נוצרת תעלה ארוכה בין התאים שחוצה את הממברנות של שני התאים – זה נראה כמו מולקולה אחת שעוברת בין התאים אולם למעשה אלו שתי תעלות נפרדות שנפגשות יחד. החלבונים של התעלה הם קונקסינים ) (Connexinכאשר שישה קונקסינים מרכיבים תעלה המכונה קונקסון ) .(Connexonהתעלות האלו מיוחדות ,שכן אם עד כה עסקנו בתעלות ספציפיות לחומרים מסויימים ,התעלות של הצומת הן תעלות לא ספציפיות יחסית ,המעבירות חומרים כל עוד הם קטנים דיים להיכנס לקוטר התעלה – 1.5ננומטר, והיא מעבירה חומרים במשקל של עד 1000דלתון )שימו לב ,דלתון = 1משקל של מימן(. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :23צמתים בין תאים 259 משקל זה הוא קטן יחסית ולכן לרוב אינו מאפשר מעבר של חלבונים; פפטידים קצרים אולי יכולים לעבור ,בתלות בכמות חומצות האמינו שהוא מכיל .גם פוליסאכארידים לא יעברו ,ולא חומצות הגרעין; אוליגוסאכארידים אולי יעברו .אולם חומצות אמינו ,מונוסאכארידים ,נוקליאוטידים ו ATP-יכולים לעבור בקלות – כך למשל תא עם הרבה אנרגיה יכול להעביר ATPלתא הסמוך. אם למשל מגיע מזון באפיתל המעיים ,הוא גורם לסיגנל שמביא לפתיחה של תעלות נתרן המאפשרות הכנסה הנתרן .הנתרן שנכנס לתא יכול להיכנס לתא השכן דרך הצומת .הוא יכול לגרום בו לתהליכים של דה-פולאריזציה וסיגנלים .תא שמקבל אות סיגנל יכול להעביר אותו מהצומת לתאים שכנים .אם הסיגנל גורם להתכווצות של התא ,הוא יכול לאותת לתאים אחרים להתכווץ אקטיבית וכך נוצר תיאום סיגנלי של ההתכווצות ,נוסף על תיאום התנועה הפאסיבית שנוצרת מצמתי האדהזיה של האקטין. • • צמתי ה gap-נמצאים בין התאים באיזורים מסויימים; אפיתל המעי מכילים יותר צמתים מאשר אחרים כי הם זקוקים ליותר תיאום מטאבולי. הצמתים נמצאים רק בין התאים ולא למשל כלפי החלל – על מנת למנוע כניסה חופשית של חומרים מהלומן אל התא. סיכום • צמתי אטימה בין תאים שכנים לא נותנים לחומרים לעבור ברווח בין התאים מצד אחד של הרקמה לצד אחר .לחלבון המעורב קוראים קלאודין. • צמתי אדהזיה בין תאים בנויים מחלבון ממברנלי בשם קדהרין .הם מתחלקים לשני סוגים :האחד קושר סייב אקטין והשני קושר סיבי אינטרמדיאטים .כל סוג מתחלק לשניים :קושרים בין תאים וקושרים בין תא ל .ECM-לפיכך גם החלבונים הקושרים את התא למצע מתחלקים לשניים :המידזמוזומים )אינטרמדיאטים( ואדהזיות פוקאליות )אקטינים( .הקישור הזה נעשה על ידי החלבון אינטגרין .קשירה בין תאים נעשית על ידי צמתי אדהזיה או דזמוזומים, דרך חלבוני קדהרין. • צמתי תקשורת ) – (communication/gapמעבירים חומרים בין תאים. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב 260 ביולוגיה של התא -הרצאות1 03.06.2010 שיעור :24בקרת על ביטוי גנים המבחן מורכב מ 60-שאלות אמריקאיות ,בחלקן יופיעו ציורים .השאלות שונות מתרגילי הבחינה העצמית, הן מורכבות יותר כי הן אינטגרטיביות בחלקן .הן אותה רמה אבל צריך לדעת יותר מהחומר כדי לענות על שאלה אחת – מסיחים מתחומים שונים .באתר הקורס מופיע מבחן אמיתי עם 60שאלות כפי שניתן בקורס. המטלה האחרונה היא שאלות מתוך המבחן הזה. בקרה על ביטוי התאים מגיבים לסביבה שלהם כל הזמן ,כי הם צריכים למלא תפקידים מסויימים ולשם כך הם זקוקים לכמות ספציפית של חלבונים ספציפיים בעלי תפקידים ,שהם תוצרי גנים .הגנים צריכים להתבטא על מנת לקיים את האנזימים ,אבל ביטוי זה צריך להשתנות על מנת להגיב לשינויים של הסביבה – בין אם בתגובה מהירה או איטית. התא תמיד מגיב לסביבה ולכן מחזיק רפרטואר דינמי של חלבונים פעילים. באיור מופיעה דוגמה למצבים בהם חלבון פעיל או לא פעיל בתגובה לסיגנלים מהסביבה. הדוגמה המוכרת לנו היא חלבון מזורחן או לא מזורחן ) ,(Cשהמעבר בין המצבים הללו מפעיל או מנטרל את הפעילות של החלבון – המודיפיקציה על החלבון משנה את מצב פעילותו ואופייה. ישנם מצבים שבהם האתר הפעיל יכול להיות ממוסך על ידי חלבון אחר ) ;(Eכאשר משפעלים את החלבון הממסך הוא מתנתק וחושף את האתר הפעיל .יש גם מצבים שבמנגנון זה פועלת יוביקוויטינציה וכדומה .האתר הפעיל יכול להיות גם אתר – NLSאתר כניסה לגרעין – וכל עוד הוא ממוסך החלבון אינו יכול להיכנס לגרעין ).(F שימו לב :כל הבקרות האלה הן בקרות ברמת החלבון לאחר שהחלבון כבר קיים. יכול להיות גם מצב של קישור לתת-יחידה הקושרת (E) DNAוהיא המאפשרת לפקטור שיעתוק להתחבר ל DNA-כאשר היא מתחברת אליו ,ויכול להיות גם מצב שינוי קונפורמציה ) (Bעקב קשירה של ליגנד )כמו שקורה ברצפטורים ,למשל( .שימו לב שהליגנד יכול גם לכבות את האנזים ,והליגנד אינו חייב להיות חלבון בפני עצמו. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :24בקרת על ביטוי גנים 261 הסינטזה של כל החלבונים האלה מאוד יקרה לתא ,שכן ישנה מערכת שלמה של תהליכים – שיעתוק, תרגום ,בקרה – על מנת ליצור את החלבון .במצבים שדורשים תגובה מהירה זה הכרחי ,כדי שהתא יוכל רק לבצע שיפעול מהיר ולקבל את התגובה הרצויה; אבל אם התא יכול להרשות לעצמו שהתגובה המבוקשת תהיה איטית ,ניתן לבקר את החלבון ברמה הגנטית ) – (Aהחלבון פעיל באשר הוא נמצא אבל הביטוי מופעל או מושתק ברמת השיעתוק של הגן .לפעמים זה נדרש במהירות בינונית ואז הבקרה היא ברמת התרגום ולא בשיעתוק. האיור משמאל מראה איך העברת אותות יכולה לגרום לשינוי בביטוי של החלבונים ושל הגנים ,במסלול האיטי ובמסלול המהיר. גילוי הבקרה ברמת השיעתוק על גילוי זה זכו בנובל שלושה חוקרים ,ז'אקו ,לוף ומונו .הם גילו שבתגובה לצרכי סביבה יש הפעלה או השתקה של גנים – גנים לעיתים משועתקים ולעיתים לא ,על פי בקרה ועל ידי רגולטורים. הרגולטורים הם חלבונים שאחראים על בקרת הביטוי .הקונספט הזה היה מיזם והוכחה של החוקרים. קיים מעין "מתג גנטי" ) (Genetic Switchהמאפשר הפעלת או ניטרול הביטוי של גנים. בקרה חיובית ובקרה שלילית • בקרה חיובית –הרגולטור הוא אקטיבטור – הוא מפעיל את התהליך וגורם לו לקרות .בתור בקר הוא יכול להיות פעיל או לא פעיל .אקטיבטור פעיל מפעיל תהליך ,אקטיבטור מנוטרל לא מפעיל. • בקרה שלילית – הרגולטור הוא רפרסור ,אשר מונע את השיעתוק או התרגום וגם הוא יכול להיות פעיל או לא פעיל .רפרסור פעיל מונע ביטוי ,רפרסור לא פעיל לא מונע ביטוי. הצורך בשתי הפעולות מתבטא כמוטנטים :כאשר יש מוטציה של אובדן פעילות באקטיבטור ,התהליך נמנע לחלוטין; לעומת זאת מוטציה של אובדן פעילות ברפרסור גורמת לביטוי קונסטיטוטיבי .ההבדל הזה נראה כניואנס עדין אבל הוא משמעותי מספיק כדי שהאבולוציה תהיא להתפתחותו. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב ביולוגיה של התא -הרצאות1 262 הדגמה בדוגמה הבאה יש לנו גן שמקודד לאנזים אשר הופך את הסובסטרט Aלחומר .Bהחומר Aאינו תמיד נמצא בתא ,ולכן תפקידו של החלבון נדרש רק כאשר Aנמצא .אין צורך באנזים כאשר יש הרבה מחומר .Bלפיכך ,שני החומרים יכולים להוות ליגנדים .נדגים כיצד כל ליגנד עושה בקרה חיובית ובקרה שלילית על שיעתוק האנזים: • בקרה על ידי חומר – Aחומר Aיכול להיות ליגנד שמפעיל אקטיבטור .כאשר האקטיבטור מזהה את קיומו של Aהוא מפעיל ביטוי של האנזים .כמו כן קיומו של Aיכול לנטרל רפרסור שפעיל על גבי הגן ומונע ביטוי ,ועל ידי קיום A נמנעת הרפרסיה. • בקרה על ידי חומר – Bחומר Bיכול להיות ליגנד של הרפרסור שקושר אותו כאשר הוא בריכוז גבוה; כמו כן הוא יכול להיות ליגנד של האקטיבטור שמנטרל את פעילותו כאשר הוא בעודף וכך מונע המשך יצירה של האנזים. בקרת השיעתוק מורכבת או מאקטיבטור שכאשר הוא נמצא יכול להיות משופעל על ידי ליגנד או משותק על ידי ליגנד. באותה המידה יכול להיות רפרסור עם ליגנד או בלי ליגנד. בצורה זו יש בקרה עם משוב חיובי או שלילי. פרוקריוטים – אופרונים בפרוקריוטים יש mRNAפוליציסטרוני ,כמו שציינו בישעור השיעתוק; ציסטרון הוא כינוי אחר לגן ועל כן הוא מקטע שמתחיל ב AUG-ונגמר בקודון סטופ .ב mRNA-שהוא פוליציסטרוני יש פרומוטור אחד אבל לכל ציסטרון יש אתר קישור לריבוזום במעלה-הזרם לציסטרון. זה יכול לקרות רק בפרוקריוטים; לאאוקריוטים אין אפשרות שהריבוזום יזהה אתר קשירה שהוא באמצע ה- .mRNAהצורך באתרי הקשירה נולד מהצורך בכך שהריבוזום לא ייפול מהגדיל כשהוא מגיע לאתר סטופ. הפוליציסטרון מכיל למעשה הרבה גנים שמקודדים לאנזימים רבים שנמצאים לרוב על אותו מסלול ביו- כימי ,כך שהם מעבירים סובסטרט אחד לשני על מנת להביא אותו לתוצר סופי כלשהו ,בו התא יכול להשתמש .מכיוון שבתהליכים כאלה כל האנזימים במסלול נדרשים יחד ,הם מופעלים על ידי פרומוטור יחיד – אם צריך את המסלול ,צריך את כולם ,ואם אין צורך במסלול לא צריך אף אחד מהם. ה mRNA-הפוליציסטרוני הזה מכונה אופרון .על גבי הפרומוטור של האופרון יש אתר שמכונה אופרטור שאליו נקשרים חלבונים רגולטורים – רפרסור או אקטיבטור .בעמוד הבא מופיעה אילוסטרציה המדגימה את תכולת האופרון. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :24בקרת על ביטוי גנים 263 הדוגמה הבאה היא של אופרון הטריפטופן .הטריפטופן בחיידקים נוצר על ידי החיידק במסלול בו פעילים חמישה אנזימים הנמצאים על אותו אופרון .הבקרה על יחידת השיעתוק היא בקרה שלילית – כלומר יש לנו רפרסור .הרפרסור פעיל בנוכחות ליגנד .הליגנד שלו הוא טריפטופן .כאשר יש טריפטופן בתא אין צורך במסלול הביוכימי; חומצת האמינו נקשרת לאיזור ספציפי של הרפרסור ,ובקשירה זו הרפרסור מסוגל להיקשר לאופרטור ולמנוע למעשה קשירה של הפולימראז. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב ביולוגיה של התא -הרצאות1 264 אאוקריוטים באאוקריוטים ה mRNA-הוא מונוציסטרוני; אולם אין זה אומר שמסלולים ביוכימיים מתבצעים על ידי אנזים יחיד ,ועדיין צריך להפעיל ביטוי של מספר גנים לצורך מסלול .לשם כך יש מנגנון אחר. באאוקריוטים יש גנים עם שיעתוק חלש – הסיבה לכך היא שפקטורי השיעתוק שיושבים עליהם אינם יעילים בהבאת הפולימראז לשיעתוק של הגנים .ישנו אנזים אקטיבטור שיכול להפוך אותם לפקטורי שיעתוק חזקים יותר .האקטיבטור מופעל על ידי ליגנד הורמונלי הנמצא בזרם הדם. כאשר יש קשירה לאקטיבטור, של הליגנד האקטיבטור מסוגל להיקשר למגוון פקטורי השיעתוק של הגנים השונים ולהביא לשיעתוק שלהם. בתאים אאוקריוטים יש גם בקרה קומבינטורית :יכולות להיות הרבה קומבינציות של פקטורי שיעתוק על הפרומוטור ,דבר שיוצר מגוון רמות שיעתוק של הגן .יש פרומוטורים חלשים ,מעט יותר אקטיבים ,חזקים או חזקים מאוד .הכל תלוי בפקטורים – ברגולטורים – שמגיעים לאיזור הפרומוטור .כל רגולטור יכול להיות אקטיבי יותר או פחות בתלות במצב הסביבה ,האם יש מי שיפעיל אותו ויחזק אותו. חלוקת הגנים לקבוצות • – House Keeping Genesמקודדים לחלבונים שצריך בכל תא .דוגמאות :חלבונים ריבוזומליים, חלבוני ממברנה מסויימים ATP Syntase ,וכדומה .חלבונים שיוצרים את התא ,הם הכרחיים ונמצאים תמיד בתא .הם מבוטאים ,הם משועתקים ,הם מתורגמים והם פעילים ברמות שונות. • – Tissue Specific Genesגנים ספציפיים לסוג הת בהתאם לרקמה בה הוא נמצא :כבד ,מעי, עצבים וכדומה .הגנים בעלי תפקידים מיוחדים ולכן מתבטאים בתאים ממויינים שעברו התמחות לתפקיד מסויים .שימו לב שגנים אלו מבוטאים בנוסף לגנים של ה.House Keeping- • – Regulatory Genesאקטיבטורים ,רפרסורים ומנגנוני בקרה נוספים הם גם כן גנים שמבוטאים בתא .הם יכולים להיות House Keepingשנמצאים בכל התאים ,ויכולים להיות ספציפיים לכל רקמה. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :24בקרת על ביטוי גנים • 265 – Master Genesגנים המפעילים את פקטורי השיעתוק של גנים רגולטוריים .אין הרבה גנים מסוג זה ,אולם יש מספיק מהם כך שיווצרו קומבינציות שונות ביניהם ,שיוכלו לשלוט בהתמיינות ובתפקוד של כל סוגי התאים המוכרים לנו .הם מקודדים גם לחלבוני הפרשה ויוצרים ליגנדים לרצפטורים של התאים השכנים. האיור הבא מסכם את הבקרה על ביטוי הגנים בתא .ביטוי של גנים משמעותו שיעתוק של הגן ,תרגומו ועד הפעילות של החלבון. התמיינות תאים אנחנו מבינים שתאים ממויינים הם בעלי תפקיד ספציפי; התפקיד ההזה נקבע לפי הגנים המבוטאים שהם .tissue specificהביטוי הייחודי הזה גם מכתיב את מבנה התא ,החשוב לתפקיד שלו. באיור הבא מובאות מספר דוגמאות של תאים מתוך אותו האורגניזם וניתן לראות שיש מבנים שונים רבים – כמו ה Rod Cell-שאחראי על קליטת סיגנל האור בעין לעומת תא הפרשת החלב ,תא האפיתל במעי ,תא השומן ,תא העצב וכדומה. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב ביולוגיה של התא -הרצאות1 266 התמיינות תאים והתפתחות עוברית אנחנו רואים שהמבנים השונים וביטוי החלבונים השונים מאפשרים לתא לקיים את התפקיד הייחודי שלו בהתאם לרקמה .אולם כיצד ההתמיינות הזו מתרחשת? וכיצד מצאו שיש ביטוי שונה של גנים? מתי ההתמיינות מתרחשת ,ומי שולט בה? עולם ההתמיינות של התאים ) (differentiationמתרחש ברמה התאית ,ומתחיל בעיקר בביצית המופרית שמתחילה ליצור עובר .לאחר ההפרייה יש חלוקות והתמיינות ליצירת עובר שלם ,ותחום המחקר הזה הוא תחום מחקר ההתפתחות העוברית – Animal Developmentהחוקר את היווצרות הרקמות, הפקטורים השולטים ,התאפשרות הסימטריה של הגוף וכדומה. הביצית היא טוטיפוטנטית ,החלוקות מורידות ברמת הפוטנטיות היום יודעים שלביצית המופרית יש יכולת מלאה להתמיין לכל סוגי התאים ולכן היא תא הגזע האולטימטיבי ,והיא בעלת פלוריפוטנטיות – יש לה את כל מגוון הפוטנציאלים של ההתמיינות .זה יכול להיקרא גם טוטיפוטנטיות )מלשון .(total כאשר הביצית רק מתחילה להתחלק ,כל תא הוא תא גזע; בשלב מסויים מתחילה להיווצר המפה שמתחילה את ההתמיינות לסוגי הרקמות השונות – מתאי אב ועד תאים ממויינים מאוד כמו תאי דם, שריר לב או נוירונים .ככל שמתקדמים בהתמיינות תאי הגזע והאב מאבדים את היכולת שלהם להתמיין לרקמות שונות. המקור לשונות בין תאים – דגרדציה של הגנום או ביטוי גנים שונים לפני 50שנה ,כשחשבו על העניין ,הגו בשתי אפשרויות: • בגרעין המופרה יש את כל הגנים וככל שההתמיינות מתקדמת הגנים הולכים ונעלמים ,כך שבסופו של דבר תא מסויים מכיל רק את הגנים המתבטאים בו .חלוקות התא גורמות לדגרדציה של גנים בהתאם לייעוד הרקמתי. • לתאים יש את כל הגנים ,אבל ההתמיינות נגרמת על ידי הפעלה וניטרול של גנים – כלומר בקרה ברמת השיעתוק .גנים מסויימים מתבטאים ברקמות שונות וכך נוצרת התמיינות. בתור ניסוי לבדיקת ההשערות ניתן לנסות לבדוק כמה גנום יש בתא ממויין לעומת הגנום של הביצית; אולם גם אם נראה שהכמויות שוות אנחנו לא מוכיחים שהפוטנציאל ההתפתחותי של תא ממויין הוא לקוי .אנחנו רק מוכיחים שה DNA-לא נעלם. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :24בקרת על ביטוי גנים 267 אפשר להשתמש בהוכחה פונקציונאלית :במקום להשוות כמויות ,DNAאפשר להשתיל גרעין של תא אחד בתא אחר ולבדוק מה ההשפעה על הפוטנטיות. ניסוי זה נערך על תאי ביצה של צפרדעים )כי יש להן ביציות גדולות מאוד( .מקרינים את הגרעין של תא הביצית על מנת שישותק ,לוקחים גרעין מתא ממויין סופי – תא אפידרמיס של הצפרדע – והשתילו אותו בתוך הגרעין .התוצר היה ראשן עם כל הרקמות והאיברים. אומנם הניסוי מורכב ורוב התוצרים מתים אבל מספיק שאחד חי על מנת להוכיח את התיאוריה. ההוכחה הצביעה על כך שלגרעין של תא ממויין יש פוטנציאל התפתחותי מלא. הניסוי הזה פתח את הדרך לניסויים רבים של השתלת גרעינים – שזה למעשה שיבוט :השתלה של תא אחד בתא ביצה יכול להוליד אורגניזם שלם .זה למשל מה שעשו עם דולי, שהייתה הפעם הראשונה שעשו זאת עם ביציות של יונקים ,שהן הרבה יותר קשות לעבודה .אולם דולי מוכיחה שגם ביונקים יש פוטנציאל התפתחותי מלא .בהמשך ניסו את זה עם עוד יונקים רבים נוספים )ראו רשימה(. אחד הדברים שעלו על הפרק הייתה השאלה הנוגעת למה קורה עם הטלומרים .שהרי הטלומראז לא פעיל כל הזמן – הוא פעיל בעובר המתפתח ,הרבה פחות בבוגר ,ולכן בבוגרים עם כל חלוקה יש קיצור טלומרים, מה שמביא להזדקנות. השאלה הייתה מה ייצא מבחינת טלומרים בעובר שהשתילו בו גרעין עם טלומרים קצרים יותר – האם דולי לא תזדקן מהר יותר? דולי אכן הזדקנה מהר יותר ,ומתה מוקדם יותר ,וזה מוכיח שהטלומר קובע במידה מסויימת את מידת ההזדקנות ואת אורך החיים. שלב הייעוד – Cell Determination המחקר הזה הוביל להבנה שלגרעין יש את כל הפוטנציאל; אולם מה שיש בתא שלם הם פקטורי שיעתוק ורגולציה .תא אחד נבדל מהאחר בפקטורים האלה ,ואם מעבירים גם ציטופלזמה בין תאים לא תמיד ניתן להשיג פוליפוטנטיות עם תא שיש לו פוטנציאל התפתחותי מלא. אולם מתי הפוטנציאל ההתפתחותי המלא מושג? ומה בדיוק קורה כשהוא מושג? לקחו ביצית מופרית של עכבר והניחו לה להתחלק לשני תאים .רצו לבדוק את פוטנציאל ההתמיינות של התאים האלה ,ולכן בעזרת חוט ניתקו את התאים ובדקו האם מכל תא יווצר עובר שלם ותקין .התשובה הייתה כן – וישנן עדויות לכך בצורת התאומים הזהים. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב ביולוגיה של התא -הרצאות1 268 באופן דומה ניסו לבדוק את התאים של החלוקה השנייה )ארבעה תאים( והשלישית ) 8תאים( .אולם ב16- תאים כבר לא הייתה טוטיפוטנטיות. כך לפחות זה קורה בעכבר .שלב זה מכתיב מושג חדש :ייעוד של תא. התאים של העובר בעלי ייעוד התפתחותי לסוגי תאים אחרים. התמיינות תאים לאחר קביעת הייעוד ,הנגרמת על ידי היצטברות חומרים מסויימים בציטופלזמה ,התא זוכר מה הוא צריך להיות אבל הוא עדיין לא מתמיין .למרות הידע הזה לגבי המטרה והייעוד לשו ,התא לא יעבור התמיינות ללא סיגנלים בזמן המתאים שאומרים לו למה עליו להתמיין. ישנן שתי אלטרנטיבות המתרחשות שתיהן בזמן ההתפתחות העוברית ומשמשות ליצירת שני תאים שונים זה מזה מאותו תא גזע/אב אחד: • חלוקה א-סימטרית – החלוקה נחשבת לא סימטרית מכיוון שהציטופלזמה של התא המתחלק אינה הומוגנית :הציטופלזמה שקיבל תא אחד מכילה ריכוז חומרים ,פקטורי שיעתוק ,שאינם נמצאים בתא השני .הריכוז הזה של הפקטורים בקוטב מסויים של תא האם נעשה על ידי RNAשיש להם רצפים בצד 3' UTRשאומרים שעליהם להתרכז באיזור הזה .שימו לב שהגרעינים של התאים זהים אבל הציטופלזמה היא השונה. • א-סימטריה סביבתית – סיגנלים שונים מהסביבה מופעלים על כל תא בת .כתוצאה מנוכחות הסיגנלים השונים התגובה של כל תא שונה. הסביבה השונה במספר מצומצם של תאים מושגת על ידי התאים עצמם – מספיק שיש שני תאים שונים ,הם מפרישים חלבונים מסויימים שמהווים את הסביבה של התאים שסביבם )התא הכחול מפריש חלבונים שמהווים את סביבת התא הכתום וההיפך – כך שכל אחד מרגיש סביבה שונה(. חמוטל בן דב החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , שיעור :24בקרת על ביטוי גנים 269 זיכרון תאי – דע מאין באת ולאן אתה הולך הזיכרון התאי מתאפשר על ידי העובדה שאותם פקטורי שיעתוק שעוברים לתא מסויים ולא אחר ,הmaster genes- שהם רגולטורים עליונים ,הם פקטורי- שיעתוק של עצמם )בין היתר(. ברגע שתא מסויים מקבל מאסטר פקטור מסוג ,Aהוא ישמש כפקטור שיעתוק של הגן למאסטר פקטור ,A ולכן תמיד יהיה קיים בתא הזה. קבלה של פקטורי מאסטר שונים תביא לקומבינציות שונות של ביטוי המאסטרים ,שתוביל לשונות ומגוון בביטוי של פקטורים רגולטוריים ,וכתוצאה מכך של גנים מסויימים בתאים .שונות בביטוי גנים מסויימים היא למעשה ההתמיינות. שימו לב שסביבה א-סימטרית וחלוקה א-סימטרית הן משהו שקורה ביחד :יש חלוקה א-סימטרית שמחלקת את פקטורי המאסטר ,הם זוכרים בזכות פקטורי המאסטר מה הם צריכים להיות ,ועל ידי כך מפרישים חלבונים שמשפיעים על הסביבה שלהם ועל מה שהם עצמם יהיו. זהות של תאים • תאים נבדלים בדחיסות של הכרומטין ,כאשר איזורים שונים דחוסים יותר או פחות עקב מודיפיקציות ומתילציות של ה – DNA-מתיל מכבה את הגנים. • פקטורי שיעתוק ספציפיים לרקמה נותנים את הזהות של התא הממויין סופית. עם זהות כזו ,הרעיון של השתלה של גרעין בתא ביצית ולצפות שמכך ייוולד עובר מלא – זה נאיביות .הגרעין של התא הממויין שונה מאוד וצריך לנקות אותו ממתילים, מודיפיקציות וכדומה ולהכניס אותו כדף חלק לביצית .אם לא נעשה תיכנות מחדש השיבוט לא יוולד .משום כך דולי הייתה ביצית מוצלחת אחת מתוך מאות שנכשלו. החוג לביולוגיה ,אוניברסיטת תל אביב2010 , חמוטל בן דב
