Transdiferenciácia zahŕňa metamorfózu. Diferencované bunky konkrétneho kotyledónu sa transformujú do buniek iného kotyledónu procesmi, ako je histónová deacetylácia a metylácia. Poruchové procesy transdiferenciácie sú základom mnohých chorôb, napríklad Barrettovho estrofágu.
Čo je to transdiferenciácia?
Vedci spájajú schopnosť transdiferenciácie predovšetkým s ľudskými kmeňovými bunkami. K embryonálnemu vývoju dochádza na základe troch odlišných zárodočných vrstiev. Diferenciácia je krok vo vývoji embryonálnych buniek. Bunky sa transformujú do špecializovanej formy prostredníctvom diferenciačných procesov. Prvá diferenciácia všemohúcich embryonálnych buniek zodpovedá vývoju kotyledónov, ktoré sú tkanivovo špecifické, a preto už nie sú všemohúce. Transdiferenciácia je zvláštny prípad alebo dokonca zvrátenie diferenciácie. Proces zodpovedá metamorfóze. V tomto procese sa bunky jedného kotyledónu transformujú do buniek iného kotyledónu. Väčšina transdiferenciácie sa nevyskytuje priamo, ale zodpovedá dediferenciácii, po ktorej v každom prípade nasleduje diferenciácia v opačných smeroch. Vedci spájajú schopnosť transdiferenciácie predovšetkým s ľudskými kmeňovými bunkami. Pri každom transdiferenciácii dôjde k úplnej zmene príslušného poľa gen expresia sa vyskytuje na molekulárnej biologickej úrovni. Každá transdiferenciácia vyžaduje zmenu aktivity v tisícoch singlov gen segmenty. V súvislosti s niektorými chorobami prebiehajú patologické procesy transdiferenciácie. V zásade však nemusí mať transdiferenciácia žiadnu patologickú hodnotu.
Funkcia a úloha
Počas transdiferenciácie gen expresia bunky sa úplne mení na molekulárnej genetickej úrovni. To má dôsledky pre replikáciu. V transdiferencovanej bunke sa replikujú úplne odlišné časti génu, ako sa pôvodne plánovalo. Z tohto dôvodu je syntéza bielkovín nakoniec úplne iná, ako sa pôvodne plánovalo. Transdiferenciácia je sprevádzaná umlčaním predtým aktívnych génov. Toto umlčanie prebieha vo veľkej miere prostredníctvom histónových deacetylačných alebo metylačných procesov v jednotlivých segmentoch DNA. Celý priebeh transdiferenciácie vyžaduje zmenu aktivity nespočetných častí génu. Génová expresia transdiferencovanej bunky zvyčajne v podstatných častiach nezodpovedá pôvodnému modelu génovej expresie. Proces histónovej deacetylácie slúži nielen na utíšenie určitých segmentov génu, ale tiež mení väzobnú schopnosť DNA. Proces deacetylácie histónom sa sústreďuje na histón, z ktorého štruktúry je odstránená acetylová skupina. To dáva histónu oveľa vyššiu afinitu k DNA fosfát skupiny. To súčasne vedie k nižšej väzbovej schopnosti medzi transkripčnými faktormi a DNA. Transkripčné faktory ovplyvňujú transkripciu buď pozitívne, alebo negatívne, a sú teda buď aktivátormi alebo represormi. Znížená väzbová schopnosť transkripčných faktorov vedie k inhibícii jednotlivých génových expresií umiestnených v zodpovedajúcom bode DNA. Proces metylácie tiež nakoniec sleduje princíp inaktivácie DNA. Rozdiel je iba v tom, že pri metylačných procesoch sa nekladie dôraz na histón, ale na metylové skupiny. Tieto metylové skupiny sa viažu na konkrétny úsek DNA a týmto spôsobom inaktivujú jednotlivé oddiely DNA. Počas diferenciácie buniek sa ich génová expresia významne mení a mnohé z génov sú počas procesov dokonca vypnuté. Kompletná transdiferenciácia sa súčasne spolieha na vysokú expresiu tisícov génov a vyžaduje down-reguláciu expresie tisícov ďalších génov súčasne. Iba tak majú pravdu proteíny nakoniec k dispozícii na transformáciu bunky. Napríklad svalová bunka vyžaduje zásadne odlišné proteíny ako a pečeň bunka. K transdiferenciácii dochádza buď priamo, alebo obchádzkou. Táto obchádzka zodpovedá dediferencovaniu, po ktorom nasleduje ďalšie presmerovanie v iných smeroch.
Choroby a choroby
Transdiferenciácia môže byť základom mnohých rôznych chorôb, takže je klinicky relevantná. Napríklad takzvaný Barrettov pažerák je spojený s procesmi transdiferenciácie. Toto ochorenie je založené na transformácii buniek epitel, ktoré sú transdiferencované na črevné bunky produkujúce mucín počas patologických procesov. V tejto súvislosti existuje hovoriť črevnej metaplázie, ktorá je spojená s fakultatívnym rizikom degenerácie a môže podporovať napríklad vývoj adenokarcinómov. Barrettov syndróm sa všeobecne označuje ako chronická zápalová zmena distálneho pažeráka, ktorá vedie k tvorbe peptických vredov, ku ktorým môže dôjsť pri komplikáciách reflux choroba. Pri syndróme transformácia dlaždicových epitel sa vyskytuje v distálnom pažeráku. Ďalšej chorobe založenej na transdiferenciácii zodpovedá vznik leukoplakia. Bunky orálnej sliznice sa transdiferencujú na prekancerózne bunky ako súčasť tohto javu, ktorý môže podporovať spinocelulárny karcinóm. leukoplakia sú hyperkeratózy z sliznice ktoré sú často súčasne dysplastické. Navyše k ústna dutina, tieto leukoplakie sa vyskytujú hlavne na perách a v genitálnej oblasti. leukoplakia obvykle predchádza chronické podráždenie koža alebo sliznice. Toto podráždenie zosilňuje zrohovatenú vrstvu v postihnutej oblasti. Červenkastý sliznice tak sa stáva belavým, pretože kapilárnej plavidlá sa už nedá robiť pod hrubou epitel. Príčinný stimul môže byť mechanický, biologický, fyzikálny alebo chemický. Medzi biologické podnety patria chronické vírusové infekcie. Chemické príčinné stimuly sú zvyčajne spôsobené fajčenie alebo žuvanie tabak. Mechanické príčinné stimuly môžu zahrnovať nesprávne sedenie umelý chrup.
