transdiferenciace

V transdiferenciace dochádza k premene. Diferencované bunky daného kotyledónu sa transformujú do buniek iného kotyledónu pomocou procesov, ako je deacetylácia histónov a metylácia. Chybné transdiferenciačné procesy sú základom mnohých chorôb, napríklad Barrettovho estrofyfusu.

Čo je to transdiferenciacia?

Embryonálny vývoj sa uskutočňuje na základe troch rôznych kotyledónov. Diferenciácia je krokom vo vývoji embryonálnych buniek. Bunky sa prostredníctvom diferenciácie transformujú na špecializovanú formu. Prvá diferenciácia všemocných embryonálnych buniek zodpovedá vývoju kotyledónov, ktoré sú tkanivovo špecifické, a preto už nie sú všemocné.

Transdiferenciacia je špeciálny prípad alebo dokonca zvrátenie diferenciácie. Tento proces zodpovedá metamorfóze. Bunky jedného kotyledónu sa premenia na bunky iného kotyledónu. Väčšina transdiferenciácií sa neuskutočňuje priamo, ale zodpovedá dediferenciácii, po ktorej nasleduje diferenciácia v opačných smeroch. Vedci spájajú transdiferenciáciu s ľudskými kmeňovými bunkami.

Pri každej transdiferenciácii dochádza k úplnej zmene expresie príslušného génu na molekulárnej biologickej úrovni. Každá transdiferenciacia vyžaduje zmenu aktivity v tisícoch jednotlivých génových segmentov. Patologické transdiferenciačné procesy prebiehajú v súvislosti s niektorými chorobami. Transdiferenciacia v zásade nemusí mať žiadnu patologickú hodnotu.

Funkcia a úloha

V kontexte transdiferenciacie sa génová expresia bunky úplne mení na molekulárnej genetickej úrovni. To má dôsledky na replikáciu. V transdiferencovanej bunke sa replikujú úplne odlišné úseky génu, ako sa pôvodne plánovalo. Z tohto dôvodu nakoniec dôjde k úplne inej syntéze proteínov, ako sa pôvodne plánovalo.

Transdiferenciacia je sprevádzaná deaktiváciou predtým aktívnych génov. K tomuto vypnutiu dochádza hlavne prostredníctvom procesov v súvislosti s deacetyláciou histónov alebo metyláciou na jednotlivých segmentoch DNA. Úplný proces transdiferenciacie vyžaduje zmenu aktivity nespočetného počtu úsekov génu.

Génová expresia transdiferencovanej bunky väčšinou v podstatných častiach nezodpovedá pôvodnému vzoru génovej expresie. Proces deacetylácie histónu slúži nielen na vypnutie určitých génových segmentov, ale tiež na zmenu väzbovej kapacity DNA. Proces deacetylácie histónu sa zameriava na histón, z ktorého štruktúry je odstránená acetylová skupina. To dáva histónu významne vyššiu afinitu k fosfátovým skupinám DNA. Zároveň existuje menšia väzbová kapacita medzi transkripčnými faktormi a DNA.

Faktory transkripcie ovplyvňujú transkripciu buď pozitívne alebo negatívne a sú to buď aktivátory alebo represory. Znížená väzbová schopnosť transkripčných faktorov vedie k inhibícii jednotlivých génových expresií, ktoré sú umiestnené v zodpovedajúcom bode DNA.

Proces metylácie tiež sleduje princíp inaktivácie DNA. Jediným rozdielom je, že metylačné procesy sa zameriavajú skôr na metylové skupiny ako na históny. Tieto metylové skupiny sa viažu na určitú časť DNA a týmto spôsobom deaktivujú jednotlivé rezy DNA. Keď sa bunky diferencujú, ich génová expresia sa významne zmení a mnohé z génov sa počas procesov dokonca vypnú.

Úplná transdiferenciacia závisí od vysokej expresie tisícov génov a súčasne vyžaduje zníženie expresie tisícov ďalších génov. Iba týmto spôsobom sú dostupné správne proteíny pre bunku, ktorá sa má transformovať. Napríklad svalová bunka vyžaduje zásadne odlišné proteíny ako pečeňové bunky.

Transdiferenciacia sa uskutočňuje priamo alebo nepriamo. Táto obchádzka zodpovedá dediferenciácii, po ktorej nasleduje ďalšia nová diferenciácia v iných smeroch.

Svoje lieky nájdete tu

Choroby a choroby

Transdiferenciácie môžu byť základom mnohých rôznych chorôb, čo ich robí klinicky relevantnými. Napríklad procesy nazývané Barrettov pažerák sú spojené s procesmi transdiferenciacie. Toto ochorenie je založené na premene buniek epitelu, ktoré sú počas patologických procesov transdiferencované na črevné bunky produkujúce mucín. V tejto súvislosti sa hovorí o črevnej metaplázii, ktorá je spojená s voliteľným rizikom degenerácie a napríklad môže podporovať rozvoj adenokarcinómov. Všeobecne je Barrettov syndróm opísaný ako chronická zápalová zmena distálneho pažeráka, ktorá vedie k rozvoju peptických vredov, ktoré sa môžu vyskytnúť ako súčasť komplikácií pri refluxnej chorobe. Pri syndróme dochádza ku konverzii skvamózneho epitelu v distálnom pažeráku.

Ďalšie ochorenie založené na transdiferenciácii zodpovedá tvorbe leukoplakie. V rámci tohto fenoménu sa bunky ústnej sliznice transdiferencovajú na prekancerózne lézie, ktoré môžu podporovať skvamocelulárny karcinóm. Leukoplakia je hyperkeratóza sliznice, ktorá je často zároveň aj dysplastická. Okrem ústnej dutiny sa tieto leukoplakie vyskytujú predovšetkým na perách a v oblasti genitálií. Leukoplakii zvyčajne predchádza chronické podráždenie kože alebo slizníc. Toto podráždenie zosilňuje nadržanú vrstvu v postihnutej oblasti. Červenkastá sliznica sa zmení na belavú, takže kapilárne cievy pod hustým epitelom už nie je možné rozoznať.

Príčinným stimulom môže byť mechanický, biologický, fyzikálny alebo chemický charakter. Medzi biologické stimuly patria chronické vírusové infekcie. Chemicky vyvolávajúce podnety väčšinou vychádzajú z fajčenia alebo žuvania tabaku. Napríklad protizápalová protéza sa môže považovať za mechanicky príčinný stimul.