Transdiferenciace

V Transdiferenciace dochází k metamorfóze. Diferencované buňky daného kotyledonu jsou transformovány do buněk jiného kotyledonu prostřednictvím procesů, jako je deacetylace histonu a methylace. Vadné transdiferenciační procesy jsou základem mnoha nemocí, jako je například Barrettův oesthrofág.

Co je to transdiferenciace?

Embryonální vývoj probíhá na základě tří různých kotyledonů. Diferenciace je krokem ve vývoji embryonálních buněk. Buňky se transformují do specializované formy pomocí diferenciačních procesů. První diferenciace všemocných embryonálních buněk odpovídá vývoji kotyledonů, které jsou tkáňově specifické, a proto již nejsou všemocné.

Transdiferenciace je zvláštní případ nebo dokonce zvrat diferenciace. Proces odpovídá metamorfóze. Buňky jednoho kotyledonu jsou přeměněny na buňky jiného kotyledonu. Většina transdiferenciací neprobíhá přímo, ale odpovídá dediferenciaci, po které následuje diferenciace v opačných směrech. Vědci hlavně spojují transdiferenciaci s lidskými kmenovými buňkami.

S každou transdiferenciací dochází na molekulární biologické úrovni k úplné změně exprese příslušného genu. Každá transdiferenciace vyžaduje změnu aktivity v tisících jednotlivých genových segmentů. Patologické transdiferenciační procesy probíhají v souvislosti s některými chorobami. Transdiferenciace v zásadě nemusí mít žádnou patologickou hodnotu.

Funkce a úkol

V souvislosti s transdiferenciací se genová exprese buňky zcela mění na molekulární genetické úrovni. To má důsledky pro replikaci. V transdiferencované buňce jsou replikovány zcela odlišné části genu, než bylo původně zamýšleno. Z tohoto důvodu nakonec dochází k úplně jiné syntéze proteinů, než se původně plánovalo.

Transdiferenciace je doprovázena deaktivací dříve aktivních genů. K tomuto odstavení dochází hlavně prostřednictvím procesů v souvislosti s deacetylací histonu nebo methylací na jednotlivých segmentech DNA. Úplný proces transdiferenciace vyžaduje změnu aktivity nespočetného počtu sekcí genu.

Genová exprese transdiferencované buňky většinou neodpovídá původnímu vzoru genové exprese v podstatných částech. Proces deacetylace histonu slouží nejen k vypnutí určitých genových segmentů, ale také mění schopnost DNA vázat se. Proces deacetylace histonu se zaměřuje na histon, z jehož struktury je odstraněna acetylová skupina. To dává histonu významně vyšší afinitu k DNA fosfátovým skupinám. Současně existuje menší vazebná kapacita mezi transkripčními faktory a DNA.

Faktory transkripce ovlivňují transkripci buď pozitivně nebo negativně a jsou to buď aktivátory nebo represory. Snížená vazebná schopnost transkripčních faktorů má za následek inhibici jednotlivých genových expresí, které jsou umístěny na odpovídajícím místě v DNA.

Proces methylace také sleduje princip inaktivace DNA. Jediný rozdíl je v tom, že methylační procesy se zaměřují spíše na methylové skupiny než na histony. Tyto methylové skupiny se vážou k určité části DNA a tímto způsobem inaktivují jednotlivé sekce DNA. Když se buňky diferencují, jejich genová exprese se významně mění a mnoho genů je během procesů dokonce vypnuto.

Úplná transdiferenciace závisí na vysoké expresi tisíců genů a současně vyžaduje downregulaci v expresi tisíců jiných genů. Toto je jediný způsob, jak jsou správné proteiny konečně k dispozici pro transformaci buněk. Například svalová buňka vyžaduje zásadně odlišné proteiny než jaterní buňka.

Transdiferenciace probíhá buď přímo, nebo nepřímo. Tato objížďka odpovídá dediferenciaci, po které následuje nová nová diferenciace v jiných směrech.

Zde najdete své léky

Nemoci a nemoci

Transdiferenciace mohou být základem mnoha různých nemocí, což z nich činí klinicky relevantní. Barrettův jícen je například spojen s procesy transdiference. Toto onemocnění je založeno na přeměně buněk epitelu, které jsou během patologických procesů transdiferencovány na střevní buňky produkující mucin. V této souvislosti se mluví o střevní metaplasii, která je spojena s volitelným rizikem degenerace a může například podporovat rozvoj adenokarcinomů. Obecně je Barrettův syndrom popisován jako chronická zánětlivá změna distálního jícnu, která vede k vývoji peptických vředů, které se mohou objevit jako součást komplikací při refluxní chorobě. V syndromu dochází ke konverzi spinocelulárního epitelu v distálním jícnu.

Další onemocnění založené na transdiferenciaci odpovídá tvorbě leukoplakie. V rámci tohoto jevu se buňky ústní sliznice transdiferencovaly na prekancerózy, které mohou podporovat spinocelulární karcinom. Leukoplakie je hyperkeratóza sliznice, která je často dysplastická současně. Kromě ústní dutiny se tyto leukoplakie vyskytují především na rtech a v oblasti genitálií. Leukoplakii obvykle předchází chronické podráždění kůže nebo sliznic. Toto podráždění zesiluje nadrženou vrstvu v postižené oblasti. Načervenalá sliznice se otočí tak bělavě, že kapiláry pod hustým epitelem již nelze rozeznat.

Příčinný stimul může být mechanické, biologické, fyzikální nebo chemické povahy. Mezi biologické stimuly patří chronické virové infekce. Chemicky vyvolávající podněty většinou vycházejí z kouření nebo žvýkání tabáku. Například špatně padnoucí protézu lze považovat za mechanicky příčinný podnět.