Трансдиференцирането включва метаморфоза. Диференцираните клетки на определен котиледон се трансформират в клетките на друг котиледон чрез процеси като деацетилиране на хистони и метилиране. Дефектните процеси на трансдиференциране са в основата на много заболявания, като естрофага на Барет.
Какво е трансдиференциация?
Учените свързват способността за трансдиференциране предимно с човешки стволови клетки. Ембрионалното развитие се осъществява въз основа на три различни зародишни слоя. Диференцирането е стъпка в развитието на ембрионалните клетки. Клетките се трансформират в специализирана форма чрез процеси на диференциация. Първата диференциация на всемогъщите ембрионални клетки съответства на развитието на котиледоните, които са тъканно-специфични и следователно вече не са всемогъщи. Трансдиференцирането е специален случай или дори обръщане на диференциацията. Процесът съответства на метаморфоза. В този процес клетките на един котиледон се трансформират в клетките на друг котиледон. Повечето трансдиференциации не се случват директно, а съответстват на дедиференциация, която от своя страна е последвана от диференциация в противоположни посоки във всеки отделен случай. Учените свързват способността за трансдиференциране предимно с човешки стволови клетки. С всяко трансдиференциране се извършва пълна промяна на съответното ген експресията се случва на молекулярно биологично ниво. Всяка трансдиференциация изисква промяна на активността в хиляди сингли ген сегменти. Във връзка с някои заболявания протичат патологични процеси на трансдиференциация. По принцип обаче трансдиференциацията не трябва да има никаква патологична стойност.
Функция и задача
По време на трансдиференцирането, ген експресията на клетката се променя напълно на молекулярно генетично ниво. Това има последици за репликацията. В трансдиференцираната клетка се репликират напълно различни участъци от гена, отколкото първоначално е предвидено. Поради тази причина синтезът на протеини се оказва напълно различен от първоначално планирания. Трансдиференцирането е придружено от заглушаване на предишни активни гени. Това заглушаване се осъществява до голяма степен чрез процеси на деацетилиране или метилиране на хистони в отделните сегменти на ДНК. Пълният курс на трансдиференциране изисква промяна в активността на безброй секции на ген. Генната експресия на трансдиференцираната клетка обикновено не съответства в съществени части на оригиналния модел на генна експресия. Процесът на деацетилиране на хистони не само служи за заглушаване на определени генни сегменти, но също така променя способността за свързване на ДНК. Процесът на деацетилиране на хистони се фокусира върху хистон, от чиято структура се отстранява ацетилова група. Това дава на хистона много по -висок афинитет към ДНК фосфат групи. Това едновременно води до по -ниска способност за свързване между транскрипционни фактори и ДНК. Транскрипционните фактори влияят положително или отрицателно върху транскрипцията и по този начин са или активатори, или репресори. Намалената способност за свързване на транскрипционните фактори води до инхибиране на отделните генни експресии, разположени в съответната точка на ДНК. Процесът на метилиране също в крайна сметка следва принципа на инактивиране на ДНК. Единствената разлика е, че в процесите на метилиране фокусът не е върху хистона, а върху метиловите групи. Тези метилови групи се свързват със специфичен участък от ДНК и по този начин инактивират отделните ДНК участъци. По време на диференциацията на клетките тяхната генна експресия се променя значително и много от гените дори се изключват по време на процесите. Пълната трансдиференциация едновременно разчита на висока експресия на хиляди гени и изисква намаляване на регулацията в експресията на хиляди други гени едновременно. Само по този начин са прави протеини в крайна сметка на разположение за трансформацията на клетката. Например, една мускулна клетка изисква коренно различно протеини от а черен дроб клетка. Трансдиференцирането се извършва директно или чрез заобикаляне. Това отклонение съответства на дедиференциация, последвана от последващо преразглеждане в други посоки.
Болести и неразположения
Трансдиференцирането може да е в основата на много различни заболявания, което го прави клинично значимо. Например, така нареченият хранопровод на Барет е свързан с процесите на трансдиференциация. Това заболяване се основава на трансформация на клетките на епителий, които са трансдиференцирани към муцин-продуциращи чревни клетки по време на патологичните процеси. В този контекст има говоря чревна метаплазия, която е свързана с факултативен риск от дегенерация и може да благоприятства например развитието на аденокарциноми. Като цяло, синдромът на Барет се описва като хронична възпалителна промяна в дисталния хранопровод, която води до образуване на пептични язви, както може да възникне при усложнения на отлив болест. При синдрома трансформация на плоскоклетъчен епителий възниква в дисталния хранопровод. Друго заболяване, основано на трансдиференциация, съответства на образуването на левкоплакия. Клетките на лигавицата на устната кухина се трансдиференцират в предракови клетки като част от това явление, което може да насърчи плоскоклетъчен карцином. Левкоплакия са хиперкератози на лигавицата които често са едновременно диспластични. В допълнение към устна кухина, тези левкоплакии се срещат главно по устните и в гениталната област. Левкоплакия обикновено се предхожда от хронично дразнене на кожа или лигавиците. Това дразнене удебелява роговия слой в засегнатата област. Червеникавото лигавицата по този начин става белезникав, като капилярен съдове вече не може да се различава под дебелината епителий. Причинният стимул може да бъде механичен, биологичен, физически или химичен. Биологичните стимули включват хронични вирусни инфекции. Химическите причинители на стимули обикновено се причиняват от пушене или дъвчене тютюн. Механичните причинно-следствени стимули могат да включват неподходящи протези.
