Transdiferenciacija apima metamorfozę. Diferencijuotos tam tikro skilčialąsčio ląstelės transformuojamos į kito skilvelio ląsteles tokiais procesais kaip histono deacetilinimas ir metilinimas. Defektiniai transdiferenciacijos procesai yra daugelio ligų, tokių kaip Barretto estrofagas, pagrindas.
Kas yra transdiferencijavimas?
Transdiferenciacijos gebėjimą mokslininkai sieja pirmiausia su žmogaus kamieninėmis ląstelėmis. Gimdos vystymasis vyksta trijų skirtingų gemalų sluoksnių pagrindu. Diferenciacija yra embrioninių ląstelių vystymosi žingsnis. Ląstelės transformuojasi į specializuotą formą diferenciacijos procesais. Pirmoji visagalių embrioninių ląstelių diferenciacija atitinka sėklų, kurios yra specifinės audiniams, todėl nebėra visagalės, vystymąsi. Transdiferencijavimas yra ypatingas atvejis ar net diferenciacijos pakeitimas. Procesas atitinka metamorfozę. Šiame procese vieno sėklalizdžio ląstelės transformuojamos į kito sėklalizdžio ląsteles. Dauguma transdiferenciacijos nevyksta tiesiogiai, bet atitinka dediferenciaciją, po kurios savo ruožtu kiekvienu atveju vyksta diferenciacija priešingomis kryptimis. Transdiferenciacijos gebėjimą mokslininkai sieja pirmiausia su žmogaus kamieninėmis ląstelėmis. Su kiekvienu transdiferenciacija visiškai pakeičiamas atitinkamas genas ekspresija vyksta molekuliniame biologiniame lygmenyje. Kiekvienam transdiferenciacijai reikia pakeisti tūkstančius viengungių genas segmentai. Ryšium su kai kuriomis ligomis vyksta patologiniai transdiferenciacijos procesai. Tačiau iš esmės transdiferenciacija neturi turėti jokios patologinės vertės.
Funkcija ir užduotis
Transdiferenciacijos metu genas ląstelės išraiška visiškai pasikeičia molekuliniu genetiniu lygiu. Tai turi įtakos replikacijai. Transdiferencijuotoje ląstelėje pakartojami visiškai skirtingi geno pjūviai, nei buvo numatyta iš pradžių. Dėl šios priežasties baltymų sintezė galiausiai skiriasi nuo to, kas buvo planuota iš pradžių. Transdiferencijavimą lydi anksčiau aktyvių genų nutildymas. Šis nutildymas daugiausia vyksta per histono deacetilinimo arba metilinimo procesus atskiruose DNR segmentuose. Norint užbaigti transdiferenciaciją, reikia pakeisti nesuskaičiuojamų geno dalių aktyvumą. Transdiferencijuotos ląstelės genų ekspresija iš esmės neatitinka pirminio genų ekspresijos modelio. Histonų deacetilinimo procesas ne tik nutildo tam tikrus genų segmentus, bet ir pakeičia DNR rišamąjį gebėjimą. Histono deacetilinimo procesas sutelktas į histoną, iš kurio struktūros pašalinta acetilo grupė. Tai suteikia histonui daug didesnį afinitetą DNR fosfatas grupės. Tai vienu metu lemia mažesnį jungimosi tarp transkripcijos veiksnių ir DNR gebėjimą. Transkripcijos veiksniai daro teigiamą arba neigiamą įtaką transkripcijai, todėl yra arba aktyvatoriai, arba represoriai. Dėl sumažėjusio transkripcijos faktorių prisijungimo gebėjimo slopinamos atskiros genų ekspresijos, esančios atitinkamame DNR taške. Metilinimo procesas taip pat galiausiai laikosi DNR inaktyvavimo principo. Vienintelis skirtumas yra tas, kad metilinimo procesuose dėmesys sutelkiamas ne į histoną, o į metilo grupes. Šios metilo grupės jungiasi prie tam tikros DNR dalies ir tokiu būdu inaktyvuoja atskiras DNR dalis. Diferencijuojant ląsteles, jų genų ekspresija žymiai pasikeičia, o procesų metu daugelis genų netgi yra išjungiami. Visiškas transdiferenciacija vienu metu priklauso nuo didelės tūkstančių genų ekspresijos ir tuo pačiu metu reikia reguliuoti tūkstančius kitų genų. Tik tokiu būdu yra teisinga baltymai galiausiai galima ląstelės transformacijai. Pavyzdžiui, raumenų ląstelėms reikia iš esmės kitokių baltymai negu a kepenys ląstelė. Arba transdiferenciacija įvyksta tiesiogiai, ar aplinkkeliu. Šis apvažiavimas atitinka dediferenciaciją, po kurios seka diferenciacija kitomis kryptimis.
Ligos ir negalavimai
Transdiferenciacija gali būti daugelio skirtingų ligų priežastis, todėl tai yra kliniškai reikšminga. Pavyzdžiui, vadinamasis Barretto stemplė yra susijusi su transdiferenciacijos procesais. Ši liga yra pagrįsta ląstelių transformacija epitelio, kurie patologinių procesų metu yra diferencijuojami nuo muciną gaminančių žarnyno ląstelių. Šiame kontekste yra kalbėti žarnyno metaplazijos, kuri yra susijusi su fakultatyvine degeneracijos rizika ir gali skatinti, pavyzdžiui, adenokarcinomų vystymąsi. Apskritai Barretto sindromas apibūdinamas kaip lėtinis uždegiminis distalinio stemplės pokytis, dėl kurio susidaro pepsinės opos, kaip gali pasireikšti refliuksas liga. Esant sindromui, plokščiosios transformacijos epitelio atsiranda distaliniame stemplėje. Kita liga, pagrįsta transdiferenciacija, atitinka leukoplakija. Burnos gleivinės ląstelės kaip šio reiškinio dalis diferencijuojasi į ikivėžines ląsteles, kurios gali skatinti suragėjusių ląstelių karcinoma. Leukoplakija yra hiperkeratozės gleivinė kurie dažnai yra displaziniai tuo pačiu metu. Be to burnos ertmė, šios leukoplakijos daugiausia atsiranda ant lūpų ir lytinių organų srityje. Leukoplakija paprastai būna lėtinis dirginimas oda ar gleivinės. Šis dirginimas sutirština raguotą sluoksnį paveiktoje srityje. Rausvas gleivinė taigi pasidaro balkšvas, kaip kapiliaras laivai nebegalima pasidaryti po storu epitelio. Priežastinis dirgiklis gali būti mechaninis, biologinis, fizinis ar cheminis. Biologiniai dirgikliai apima lėtines virusines infekcijas. Cheminius priežastinius dirgiklius dažniausiai sukelia rūkymas ar kramtyti tabakas. Mechaniniai priežastiniai dirgikliai gali būti netinkami protezai.
