Transdiferenciācija

Iekš Transdiferenciācija notiek metamorfoze. Dotā dīgļlapas diferencētās šūnas tiek pārveidotas citas dīgļlapu šūnās, izmantojot tādus procesus kā histona deacetilēšana un metilēšana. Kļūdaini diferenciācijas procesi ir pamatā daudzām slimībām, piemēram, Bareta estofāgai.

Kas ir transdiferenciācija?

Embrionālā attīstība notiek, pamatojoties uz trim dažādiem dīgļlapām. Diferenciācija ir embriju šūnu attīstības solis. Šūnas pārvēršas specializētā formā, izmantojot diferenciācijas procesus. Visvareno embriju šūnu pirmā diferenciācija atbilst dīgļlapu attīstībai, kas ir specifiski audiem un tāpēc vairs nav visvarenā.

Transdiferenciācija ir īpašs gadījums vai pat diferenciācijas apvērsums. Process atbilst metamorfozei. Viena dīgļlapu šūnas tiek pārveidotas par citas dīgļlapas šūnām. Lielākā daļa transdiferenciāciju nenotiek tieši, bet atbilst diferenciācijai, kurai savukārt seko diferenciācija pretējos virzienos. Zinātnieki galvenokārt saista transdiferenciāciju ar cilvēka cilmes šūnām.

Ar katru transdiferenciāciju notiek pilnīgas izmaiņas attiecīgajā gēna ekspresijā molekulāri bioloģiskajā līmenī. Katrai transdiferenciācijai nepieciešama aktivitātes maiņa tūkstošos atsevišķu gēnu segmentu. Patoloģiski transdiferenciācijas procesi notiek saistībā ar dažām slimībām. Pamatā transdiferenciācijai nav jābūt patoloģiskai vērtībai.

Funkcija un uzdevums

Transdiferenciācijas kontekstā šūnas gēna ekspresija pilnībā mainās molekulārā ģenētiskā līmenī. Tam ir ietekme uz replikāciju. Transdiferencētajā šūnā atkārtojas pilnīgi atšķirīgas gēna sadaļas, nekā sākotnēji paredzēts. Šī iemesla dēļ galu galā notiek pilnīgi atšķirīga olbaltumvielu sintēze, nekā sākotnēji plānots.

Transdiferenciāciju papildina iepriekš aktīvo gēnu deaktivizēšana. Šī izslēgšana notiek galvenokārt caur procesiem histonu dezetilācijas vai metilēšanas kontekstā atsevišķās DNS sadaļās. Pilnīgam transdiferenciācijas procesam ir jāmaina neskaitāma skaita gēna sekciju aktivitāte.

Transdiferencētās šūnas gēnu ekspresija lielākoties neatbilst oriģinālajam gēna ekspresijas modelim. Histona deacetilēšanas procesu izmanto ne tikai noteiktu gēnu segmentu izslēgšanai, bet arī maina DNS spēju saistīties. Histona deacetilēšanas process ir vērsts uz histonu, no kura struktūras tiek noņemta acetilgrupa. Tas dod histonam ievērojami lielāku afinitāti pret DNS fosfātu grupām. Tajā pašā laikā starp transkripcijas faktoriem un DNS ir mazāka saistīšanās spēja.

Transkripcijas faktori pozitīvi vai negatīvi ietekmē transkripciju un ir aktivatori vai represori. Transkripcijas faktoru samazinātā saistīšanās spēja izraisa atsevišķu gēnu ekspresiju, kas atrodas attiecīgajā DNS vietā, nomākumu.

Metilēšanas procesā tiek ievērots arī DNS inaktivācijas princips. Vienīgā atšķirība ir tā, ka metilēšanas procesi galvenokārt koncentrējas uz metilgrupām, nevis histoniem. Šīs metilgrupas saistās ar noteiktu DNS sekciju un šādā veidā inaktivē atsevišķas DNS sadaļas. Kad šūnas diferencējas, to gēnu ekspresija ievērojami mainās, un daudzi no gēniem procesu laikā pat tiek izslēgti.

Pilnīga transdiferenciācija ir atkarīga no tūkstošiem gēnu augstās ekspresijas un tajā pašā laikā ir nepieciešama tūkstošiem citu gēnu ekspresijas samazināšana. Tas ir vienīgais veids, kā šūnas transformācijai galu galā ir pieejami īstie proteīni. Piemēram, muskuļu šūnai nepieciešami principiāli atšķirīgi proteīni nekā aknu šūnai.

Transdiferenciācija notiek tieši vai ar apvedceļa palīdzību. Šī apvedceļš atbilst diferenciācijai, kurai seko sekojoša jauna diferenciācija citos virzienos.

Jūs varat atrast savus medikamentus šeit

Slimības un kaites

Transdiferenciācijas var izraisīt daudzas dažādas slimības, kas padara tās klīniski nozīmīgas. Tā sauktais Barrett barības vads, piemēram, ir saistīts ar transdiferenciācijas procesiem. Šīs slimības pamatā ir epitēlija šūnu pārveidošana, kuras patoloģisko procesu laikā tiek pārveidotas par mucīnu ražojošām zarnu šūnām. Šajā kontekstā tiek runāts par zarnu metaplāziju, kas ir saistīta ar izvēles deģenerācijas risku un, piemēram, var veicināt adenokarcinomu attīstību. Kopumā Barrett sindroms tiek raksturots kā hroniskas iekaisīgas izmaiņas distālajā barības vadā, kā rezultātā attīstās peptiskas čūlas, kas var rasties kā daļa no komplikācijām refluksa slimībā. Sindroma gadījumā plakanā epitēlija pārvēršana notiek distālajā barības vadā.

Vēl viena slimība, kuras pamatā ir transdifferenciācijas, atbilst leikoplakijas veidošanās. Šīs parādības ietvaros mutes dobuma gļotādas šūnas pārveido diferenciāciju preancerozes, kas var veicināt plakanšūnu karcinomu. Leikoplakija ir gļotādas hiperkeratoze, kas vienlaikus ir displastiska. Papildus mutes dobumam šīs leikoplakijas galvenokārt rodas uz lūpām un dzimumorgānu apvidū. Pirms leikoplakijas parasti notiek hronisks ādas vai gļotādu kairinājums. Šis kairinājums sabiezē ragveida slāni skartajā zonā. Sarkanīgi gļotāda kļūst tik bālgana, ka kapilārus zem biezā epitēlija vairs nevar izdalīt.

Izraisošais stimuls var būt mehānisks, bioloģisks, fizisks vai ķīmisks. Bioloģiskie stimuli ietver hroniskas vīrusu infekcijas. Ķīmiski izraisošie stimuli lielākoties rodas no smēķēšanas vai košļājamās tabakas. Piemēram, slikti pieguļošu protēzi var uzskatīt par mehāniski izraisošu stimulu.