Transdiferentseerumine hõlmab metamorfoosi. Konkreetse idulehe diferentseerunud rakud transformeeritakse teise idulehe rakkudesse selliste protsesside abil nagu histooni deatsetüülimine ja metüülimine. Transdiferentseerumise puudulikud protsessid on paljude haiguste, näiteks Barretti östrofaagi aluseks.
Mis on transdiferentseerumine?
Teadlased seostavad transdiferentseerumisvõimet peamiselt inimese tüvirakkudega. Embrüonaalne areng toimub kolme erineva idukihi alusel. Diferentseerimine on samm embrüonaalsete rakkude arengus. Rakud muunduvad diferentseerumisprotsesside kaudu spetsiaalseks vormiks. Esimene kõikvõimsate embrüonaalsete rakkude diferentseerumine vastab idulehtede arengule, mis on koespetsiifilised ja seetõttu enam mitte kõikvõimas. Transdiferentseerumine on erijuhtum või isegi diferentseerimise tagasipöördumine. Protsess vastab metamorfoosile. Selles protsessis transformeeritakse ühe idulehe rakud teise idulehe rakkudeks. Enamik transdiferentseerumist ei toimu otseselt, vaid vastab dediferentseerumisele, millele omakorda järgneb mõlemal juhul diferentseerumine vastupidistes suundades. Teadlased seostavad transdiferentseerumisvõimet peamiselt inimese tüvirakkudega. Iga transdiferentseerumise korral toimub vastava täielik muutus geen ekspressioon toimub molekulaarbioloogilisel tasandil. Iga transdiferentseerimine nõuab tegevuse muutumist tuhandetes üksikutes geen segmendid. Seoses mõne haigusega toimuvad patoloogilised transdiferentseerumisprotsessid. Põhimõtteliselt ei pea aga transdiferentseerumisel olema mingit patoloogilist väärtust.
Funktsioon ja ülesanne
Transdiferentseerumise ajal on geen raku ekspressioon muutub molekulaarsel geneetilisel tasandil täielikult. See mõjutab replikatsiooni. Transdiferentseeritud rakus korduvad geeni täiesti erinevad lõigud, kui algselt ette nähtud. Sel põhjusel on valgusüntees lõpuks täiesti erinev algselt kavandatust. Transdiferentseerumisega kaasneb varem aktiivsete geenide vaigistamine. See summutamine toimub suures osas histooni deatsetüülimis- või metüülimisprotsesside kaudu üksikute DNA segmentide juures. Transdiferentseerumise täielik kulg nõuab geeni lugematute osade aktiivsuse muutmist. Transdiferentseerunud raku geeniekspressioon ei vasta tavaliselt olulistes osades algsele geeniekspressiooni mustrile. Histooni deatsetüülimise protsess mitte ainult ei vaigista teatud geenisegmente, vaid muudab ka DNA seondumisvõimet. Histooni deatsetüülimisprotsess keskendub histoonile, mille struktuurilt eemaldatakse atsetüülrühm. See annab histoonile palju suurema afiinsuse DNA suhtes fosfaat rühmadesse. See toob samaaegselt kaasa madalama seondumisvõime transkriptsioonifaktorite ja DNA vahel. Transkriptsioonifaktorid mõjutavad transkriptsiooni kas positiivselt või negatiivselt ning on seega kas aktivaatorid või repressorid. Transkriptsioonifaktorite seondumisvõime vähenemine põhjustab DNA vastavas punktis paiknevate üksikute geeniekspressioonide pärssimise. Metüülimisprotsess järgib lõpuks ka DNA inaktiveerimise põhimõtet. Ainus erinevus on see, et metüülimisprotsessides ei keskenduta histoonile, vaid metüülrühmadele. Need metüülrühmad seonduvad kindla DNA lõiguga ja inaktiveerivad sel viisil üksikud DNA lõigud. Rakkude diferentseerumise käigus muutub nende geeniekspressioon märkimisväärselt ja paljud geenid on protsesside käigus isegi välja lülitatud. Täielik transdiferentseerumine tugineb samaaegselt tuhandete geenide suurele ekspressioonile ja nõuab samaaegselt tuhandete teiste geenide ekspressioonis allareguleerimist. Ainult nii on õiged valgud lõpuks raku transformeerimiseks saadaval. Näiteks lihasrakk nõuab põhimõtteliselt teistsugust valgud kui a maks kamber. Kas transdiferentseerumine toimub kas otse või mööda ümbersõitu. See ümbersõit vastab dediferentseerumisele, millele järgneb hilisem diferentseerumine teistes suundades.
Haigused ja vaevused
Transdiferentseerumine võib olla paljude erinevate haiguste aluseks, muutes selle kliiniliselt oluliseks. Näiteks on nn Barretti söögitoru seotud transdiferentseerumisprotsessidega. See haigus põhineb raku transformatsioonil epiteel, mis patoloogiliste protsesside käigus on diferentseerunud mutsiini tootvatele soolerakkudele. Selles kontekstis on rääkima soole metaplaasia, mis on seotud degeneratsiooni fakultatiivse riskiga ja võib soodustada näiteks adenokartsinoomide teket. Üldiselt kirjeldatakse Barretti sündroomi kui kroonilist põletikulist muutust distaalses söögitorus, mille tulemuseks on peptiliste haavandite moodustumine, mis võib esineda tagasijooksutemperatuur haigus. Sündroomi korral lamerakkude transformatsioon epiteel esineb distaalses söögitorus. Teine transdiferentseerumisel põhinev haigus vastab leukoplaakia. Suuõõne limaskesta rakud diferentseeruvad selle nähtuse osana vähieelseteks rakkudeks, mis võib soodustada lamerakuline kartsinoom. Leukoplaakia on hüperkeratoosid limaskest mis on sageli düsplastilised samal ajal. Lisaks suuõõne, esinevad need leukoplaakiad peamiselt huultel ja suguelundite piirkonnas. Leukoplaakia tavaliselt eelneb krooniline ärritus nahk või limaskestad. See ärritus paksendab kahjustatud piirkonna sarvestunud kihti. Punakas limaskest muutub seega valkjaks, kuna kapillaar laevad ei saa enam paksude all välja teha epiteel. Põhjuslik stiimul võib olla mehaaniline, bioloogiline, füüsikaline või keemiline. Bioloogiliste stiimulite hulka kuuluvad kroonilised viirusnakkused. Keemilised põhjuslikud stiimulid on tavaliselt põhjustatud suitsetamine või närimine tubakas. Mehaanilised põhjuslikud stiimulid võivad hõlmata sobimatut proteesid.
