Transdiferenciace zahrnuje metamorfózu. Diferencované buňky konkrétního dělohy jsou transformovány do buněk jiného dělohy pomocí procesů, jako je histonová deacetylace a methylace. Poruchové procesy transdiferenciace jsou základem mnoha nemocí, jako je Barrettův estrofág.
Co je transdiferenciace?
Vědci spojují schopnost transdiferenciace především s lidskými kmenovými buňkami. K embryonálnímu vývoji dochází na základě tří odlišných zárodečných vrstev. Diferenciace je krokem ve vývoji embryonálních buněk. Buňky se transformují do specializované formy pomocí diferenciačních procesů. První diferenciace všemocných embryonálních buněk odpovídá vývoji děložních listů, které jsou tkáňově specifické, a proto již nejsou všemocné. Transdiferenciace je zvláštní případ nebo dokonce zvrácení diferenciace. Proces odpovídá metamorfóze. V tomto procesu jsou buňky jednoho děložního listu transformovány do buněk jiného děložního listu. Většina transdiferenciace neprobíhá přímo, ale odpovídá dediferenciaci, po které v každém případě následuje diferenciace v opačných směrech. Vědci spojují schopnost transdiferenciace především s lidskými kmenovými buňkami. S každou transdiferenciací dojde k úplné změně příslušné gen exprese se vyskytuje na molekulárně biologické úrovni. Každá transdiferenciace vyžaduje změnu aktivity v tisících singlů gen segmenty. V souvislosti s některými chorobami probíhají patologické transdiferenciační procesy. V zásadě však transdiferenciace nemusí mít žádnou patologickou hodnotu.
Funkce a úkol
Během transdiferenciace gen exprese buňky se úplně mění na molekulárně genetické úrovni. To má důsledky pro replikaci. V transdiferencované buňce jsou replikovány zcela odlišné části genu, než bylo původně zamýšleno. Z tohoto důvodu je syntéza bílkovin úplně odlišná od toho, co bylo původně plánováno. Transdiferenciace je doprovázena umlčováním dříve aktivních genů. Toto umlčení probíhá do značné míry prostřednictvím histonové deacetylace nebo methylačních procesů v jednotlivých segmentech DNA. Úplný průběh transdiferenciace vyžaduje změnu aktivity nesčetných částí genu. Genová exprese transdiferencované buňky obvykle neodpovídá v podstatných částech původnímu vzoru genové exprese. Proces histonové deacetylace neslouží pouze k umlčení určitých genových segmentů, ale také mění vazebnou schopnost DNA. Proces deacetylace histonu se soustředí na histon, ze jehož struktury je odstraněna acetylová skupina. To dává histonu mnohem vyšší afinitu k DNA fosfát skupiny. To současně vede k nižší vazebné schopnosti mezi transkripčními faktory a DNA. Transkripční faktory ovlivňují transkripci buď pozitivně, nebo negativně, a jsou tedy buď aktivátory nebo represory. Snížená vazebná schopnost transkripčních faktorů vede k inhibici expresí jednotlivých genů umístěných v odpovídajícím bodě DNA. Proces methylace také nakonec sleduje princip inaktivace DNA. Jediný rozdíl je v tom, že v methylačních procesech není kladen důraz na histon, ale na methylové skupiny. Tyto methylové skupiny se vážou na konkrétní část DNA a tímto způsobem inaktivují jednotlivé části DNA. Během diferenciace buněk se jejich genová exprese významně mění a mnoho genů je během procesů dokonce vypnuto. Úplná transdiferenciace se současně opírá o vysokou expresi tisíců genů a vyžaduje down-regulaci exprese tisíců dalších genů současně. Pouze tímto způsobem jsou správné Proteinů nakonec k dispozici pro transformaci buňky. Například svalová buňka vyžaduje zásadně odlišné Proteinů než a játra buňka. K transdiferenciaci dochází buď přímo, nebo oklikou. Tato objížďka odpovídá dediferenciaci následované následným rediferenciací v jiných směrech.
Nemoci a nemoci
Transdiferenciace může být základem mnoha různých nemocí, takže je klinicky relevantní. Například takzvaný Barrettův jícen je spojen s procesy transdiferenciace. Toto onemocnění je založeno na transformaci buněk epitel, které jsou během patologických procesů transdiferencovány na střevní buňky produkující mucin. V této souvislosti existuje mluvit střevní metaplazie, která je spojena s fakultativním rizikem degenerace a může upřednostňovat například rozvoj adenokarcinomů. Barrettův syndrom je obecně popisován jako chronická zánětlivá změna v distálním jícnu, která vede k tvorbě peptických vředů, jak může nastat při komplikacích reflux choroba. U syndromu transformace dlaždicových epitel se vyskytuje v distálním jícnu. Další onemocnění založené na transdiferenciaci odpovídá tvorbě leukoplakie. Buňky orální sliznice se v rámci tohoto jevu transdiferencují na prekancerózní buňky, které mohou podporovat spinocelulárního karcinomu. Leukoplakie jsou hyperkeratózy z sliznice které jsou často současně dysplastické. Navíc k ústní dutinase tyto leukoplakie vyskytují hlavně na rtech a v genitální oblasti. Leukoplakie obvykle předchází chronické podráždění kůže nebo sliznice. Toto podráždění zesiluje zrohovatělou vrstvu v postižené oblasti. Načervenalý sliznice tak se stává bělavým, protože kapilární plavidla již nelze rozeznat pod tlustou epitel. Kauzální stimul může být mechanický, biologický, fyzický nebo chemický. Biologické podněty zahrnují chronické virové infekce. Chemické příčinné podněty jsou obvykle způsobeny kouření nebo žvýkání tabák. Mechanické příčinné podněty mohou zahrnovat nesprávné přizpůsobení umělý chrup.
