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Células-tronco e Diferenciação celular

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Academic year: 2021

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Células-tronco e

Diferenciação celular

Nathalie Cella 21/05/2020

Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento

Instituto de Ciências Biomédicas – USP ncella@usp.br

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Célula-tronco

O que é uma célula-tronco?

Célula-tronco

Auto-renovação

Células especializada

ex célula muscular, neurônio

Diferenciação (especialização)

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1 célula-tronco

Autorenovação – mantem o

pool de células-tronco

4 células especializadas

Diferenciação – repõe células mortas ou danificadas ao longo da vida

Por que auto-renovação E diferenciação?

1 célula-tronco

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zigoto células-tronco embrionárias AUTO-RENOVAÇÃO DIFERENCIAÇÃO células-tronco Multipotentes

Hierarquia das Células-Tronco

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❑ 1. Células-tronco embrionárias – células retiradas de um embrião no início da embriogênese que são mantidas em laboratório;

❑ 2. Células-tronco pluripotentes induzidas ou células tronco “reprogramadas” (iPSCs) – são semelhantes às células-tronco embrionárias. São obtidas de células adultas submetidas a uma técnica descrita em 2006;

❑ 3. Células-tronco teciduais (ou células-tronco adultas) Tissue stem cells –são encontradas no nosso corpo durante toda a nossa vida.

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BLASTOCISTO

https://www.eurostemcell.org/

MASSA CELULAR INTERNA

TROFECTODERME

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Células-tronco embrionárias dão origem a teratocarcinomas

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neurons Células-tronco embrionárias Células-tronco embrionárias skin blood liver https://www.eurostemcell.org/

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Há três tipos de células-tronco

• 1. Células-tronco embrionárias – células retiradas de um embrião no início da embriogênese que são mantidas em laboratório;

• 2. Células-tronco pluripotentes induzidas ou células tronco “reprogramadas” (iPSCs) – são

semelhantes às células-tronco embrionárias. São obtidas de células adultas submetidas a uma técnica descrita em 2006;

• 3. Células-tronco teciduais (ou células-tronco adultas) Tissue stem cells –são encontradas no nosso corpo durante toda a nossa vida.

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Células-tronco pluripotentes induzidas (iPS)

célula de adulto

‘reprogramação genética’

Células iPS

Comporta-se como uma célula-tronco embrionária

Todos os tipos

de células especializadas células iPS em cultura

diferenciação

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Aplicação e importância das iPSC

1. Gerar iPSC derivadas de células de pacientes para estudar a patologia 2. Utilizar terapia gênica em células iPSC para tratar doenças

3. Gerar células progenitoras a partir de células iPSC derivadas de pacientes para propósito de transplantes, evitando assim a rejeição

4. Utilizar células diferenciadas a partir de iPSC de pacientes para screening de drogas

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Há três tipos de células-tronco

• 1. Células-tronco embrionárias – células retiradas de um embrião no início da embriogênese que são mantidas em laboratório;

• 2. Células-tronco pluripotentes induzidas ou células tronco “reprogramadas” (iPSCs) – são

semelhantes às células-tronco embrionárias. São obtidas de células adultas submetidas a uma técnica descrita em 2006;

• 3. Células-tronco teciduais (ou células-tronco adultas) – são encontradas no nosso corpo durante toda a nossa vida.

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muscles

skin

surface of the eye brain

breast intestines (gut) bone marrow testicles https://www.eurostemcell.org/ Células-tronco adultas

• Renovação tecidual pelo desgaste ou injúrias

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Como as células-tronco se dividem?

O que determina o DESTINO da célula-tronco?

manter-se quiescente? proliferar?

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As células-tronco podem dividir-se simétrica ou assimetricamente Diferenciação simétrica ou Autorenovação simétrica

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Célula progenitoraCélula progenitora

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células precursoras

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oligodendrócito

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O Nicho da Célula-Tronco

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O Nicho da Célula-Tronco

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O Nicho da Célula-Tronco

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(45)

Orientação do fuso mitótico pode definir o destino da célula

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Orientação do fuso mitótico pode definir o destino da célula

(47)

Divisão assimétrica continua a dar origem a

outras células do sistema nervoso

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Caenorhabditis elegans núcleo

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Células-tronco e

Diferenciação celular

Nathalie Cella 21/05/2020

Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento

Instituto de Ciências Biomédicas – USP ncella@usp.br

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Equivalência genômica

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Dogma Central da Biologia

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A diferenciação celular ocorre por que as células passam a expressar genes diferentes (expressão gênica

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Modos de regular um gene ou uma proteína que determinam como uma célula se diferencia

• Alterações na cromatina • Transcrição gênica

• Processamento de RNA (splicing, meia-vida) • Síntese proteica (taxa de síntese)

• Meia-vida de proteínas

• Modificações pós-traducionais

• Localização subcelular (moléculas podem estar restritas espacialmente na célula)

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TRANSCRIÇÃO

EXONS INTRONS

PROMOTOR

PROCESSAMENTO

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Regulação da cromatina

Cromossomos condensados

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Cromossomos condensados

Cromossomos descondensados

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Embriões que não expressam Dnmt1 (DNA metiltrasferase I)

Embriões deficientes em DNA metiltransferase NÃO apresentam diferenciação entre massa celular interna e trofectoderme

Ng Rk et al 2008. Epigenetic restriction of embryonic cell lineage fate by methylation of Elf5. Nat Cell Biol., 10: 1280-1290

Portanto esse evento de diferenciação depende da METILAÇÃO de genes

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Cromatina descondensada permite acesso ao DNA

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Cromatina descondensada permite acesso ao DNA

(67)

Cromatina descondensada permite acesso ao DNA

(68)

Cromatina descondensada permite acesso ao DNA

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Expressão gênica diferencial de um gene hipotético

ERRATA

No vídeo eu disse que os fatores em azul são os círculos azuis, eu errei.

Os fatores de transcrição diferencialmente expressos no cérebro (ii) e nos

membros (iii) são os

quadrados e triângulos em azuis (cérebro) e verdes (membro)

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Isso de fato acontece com o promotor de pax6 -um regulador MESTRE (master regulator)

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Rede regulatória de genes

Embrião de ouriço-do-mar 24h após a fertilização

Hox11/13b

foxa

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Para saber mais: https://sophia.smith.edu/blog/barresilab/devidetorials/#stem-cell-basics Capítulos 3 e 5 https://sophia.smith.edu/blog/barresilab/devidetorials/#differential-gene-expression Nathalie ncella@usp.br Cap 22 Cap 23 SÓ EM PDF SÓ EM PDF

Referências

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