Transdifferensiering innebærer metamorfose. De differensierte cellene i et bestemt cotyledon transformeres til cellene i en annen cotyledon ved prosesser så som histondeacetylering og metylering. Mangelfulle prosesser med transdifferensiering ligger til grunn for mange sykdommer, som Barretts esthrofag.
Hva er transdifferensiering?
Forskere forbinder transdifferensieringsevne primært med menneskelige stamceller. Embryonal utvikling skjer på grunnlag av tre forskjellige bakterielag. Differensiering er et skritt i utvikling av embryonale celler. Celler forvandles til en spesialisert form gjennom differensieringsprosesser. Den første differensieringen av de allmektige embryonale cellene tilsvarer utviklingen av cotyledonene, som er vevsspesifikke og derfor ikke lenger allmektige. Transdifferensiering er et spesielt tilfelle eller til og med en reversering av differensiering. Prosessen tilsvarer en metamorfose. I denne prosessen transformeres cellene i en cotyledon til cellene i en annen cotyledon. Mest transdifferensiering skjer ikke direkte, men tilsvarer dedifferensiering, som igjen følges av differensiering i motsatte retninger i hvert tilfelle. Forskere forbinder transdifferensieringsevne primært med menneskelige stamceller. For hver transdifferensiering, en fullstendig endring av den respektive gen uttrykk forekommer på molekylærbiologisk nivå. Hver transdifferensiering krever endring av aktivitet i tusenvis av single gen segmenter. I forbindelse med noen sykdommer foregår patologiske transdifferensieringsprosesser. I utgangspunktet trenger transdifferensiering imidlertid ikke ha noen patologisk verdi.
Funksjon og oppgave
Under transdifferensiering er gen ekspresjon av en celle endres fullstendig på molekylgenetisk nivå. Dette har implikasjoner for replikering. I den transdifferensierte cellen replikeres helt forskjellige seksjoner av genet enn opprinnelig ment. Av denne grunn ender det med at proteinsyntese blir helt annerledes enn det som opprinnelig var planlagt. Transdifferensiering er ledsaget av lyddemping av tidligere aktive gener. Denne lyddempingen skjer i stor grad gjennom histondeacetylering eller metyleringsprosesser ved de enkelte DNA-segmentene. Hele løpet av en transdifferensiering krever en aktivitetsendring av utallige seksjoner av et gen. Genuttrykket til den transdifferensierte cellen samsvarer vanligvis ikke i vesentlige deler med det opprinnelige mønsteret for genuttrykk. Prosessen med histondeacetylering tjener ikke bare til å tette visse gensegmenter, men endrer også bindingsevnen til DNA. Histondeacetyleringsprosessen er sentrert på histon, fra hvis struktur en acetylgruppe fjernes. Dette gir histon en mye høyere affinitet for DNA fosfat grupper. Dette resulterer samtidig i en lavere bindingsevne mellom transkripsjonsfaktorer og DNA. Transkripsjonsfaktorer påvirker transkripsjon enten positivt eller negativt og er dermed enten aktivatorer eller repressorer. Den reduserte bindingsevnen til transkripsjonsfaktorene resulterer i en inhibering av de enkelte genuttrykk lokalisert på det tilsvarende punktet i DNA. Metyleringsprosessen følger også til slutt prinsippet om DNA-inaktivering. Den eneste forskjellen er at i metyleringsprosesser er fokuset ikke på histon, men på metylgrupper. Disse metylgruppene binder seg til en bestemt del av DNA og inaktiverer på denne måten de enkelte DNA-seksjonene. Under differensiering av celler endres deres genuttrykk betydelig, og mange av genene blir til og med slått av under prosessene. Fullstendig transdifferensiering er samtidig avhengig av høyt uttrykk for tusenvis av gener og krever nedregulering i ekspresjonen av tusenvis av andre gener samtidig. Bare på denne måten er de rette proteiner til slutt tilgjengelig for transformasjon av cellen. For eksempel krever en muskelcelle fundamentalt annerledes proteiner enn a leveren celle. Enten skjer transdifferensiering direkte eller ved en omkjøring. Denne omkjøringen tilsvarer en dedifferensiering etterfulgt av en påfølgende omdifferensiering i andre retninger.
Sykdommer og plager
Transdifferensiering kan ligge til grunn for mange forskjellige sykdommer, noe som gjør det klinisk relevant. For eksempel er den såkalte Barretts spiserøret forbundet med transdifferensiering. Denne sykdommen er basert på en transformasjon av celler i epitel, som er transdifferensiert til mucin-produserende tarmceller under de patologiske prosessene. I denne sammenhengen er det snakke av tarmmetaplasi, som er assosiert med en fakultativ risiko for degenerasjon og kan favorisere for eksempel utvikling av adenokarsinomer. Generelt er Barretts syndrom beskrevet som en kronisk inflammatorisk endring i den distale spiserøret som resulterer i dannelsen av magesår, som kan oppstå i sammenheng med komplikasjoner av refluks sykdom. I syndromet, transformasjon av plateepitel epitel forekommer i den distale spiserøret. En annen sykdom basert på transdifferensiering tilsvarer dannelsen av leukoplaki. Orale slimhinneceller skiller seg ut i precancerøse celler som en del av dette fenomenet, noe som kan fremme squamous cellekarsinom. leukoplaki er hyperkeratoser av slimhinne som ofte er dysplastiske samtidig. I tillegg til det munnhule, disse leukoplakias forekommer hovedsakelig på leppene og i kjønnsområdet. leukoplaki innledes vanligvis med kronisk irritasjon av hud eller slimhinner. Denne irritasjonen tykner det kåte laget i det berørte området. Den rødlige slimhinne blir dermed hvitaktig, som kapillær fartøy kan ikke lenger gjøres ut under det tykke epitel. Årsaksstimulansen kan være mekanisk, biologisk, fysisk eller kjemisk. Biologiske stimuli inkluderer kroniske virusinfeksjoner. De kjemiske forårsakende stimuli er vanligvis forårsaket av røyking eller tygging tobakk. Mekaniske forårsakende stimuli kan omfatte dårlig montering proteser.
