Transdiferenciação

No Transdiferenciação ocorre uma metamorfose. As células diferenciadas de um determinado cotilédone são transformadas em células de outro cotilédone por meio de processos como desacetilação e metilação de histonas. Processos de transdiferenciação defeituosos são a base de muitas doenças, como o oesthrophagus de Barrett.

O que é transdiferenciação?

O desenvolvimento embrionário ocorre com base em três cotilédones diferentes. A diferenciação é uma etapa no desenvolvimento da célula embrionária. As células se transformam em uma forma especializada por meio de processos de diferenciação. A primeira diferenciação das células embrionárias onipotentes corresponde ao desenvolvimento dos cotilédones, que são tecidos-específicos e, portanto, não mais onipotentes.

A transdiferenciação é um caso especial ou mesmo uma reversão da diferenciação. O processo corresponde a uma metamorfose. As células de um cotilédone são convertidas nas células de outro cotilédone. A maioria das transdiferenciações não ocorre diretamente, mas corresponde a uma desdiferenciação, que por sua vez é seguida por uma diferenciação na direção oposta. Os cientistas associam principalmente a transdiferenciação com células-tronco humanas.

A cada transdiferenciação ocorre uma mudança completa na respectiva expressão gênica no nível da biologia molecular. Cada transdiferenciação requer uma mudança de atividade em milhares de segmentos gênicos individuais. Processos de transdiferenciação patológicos ocorrem em conexão com algumas doenças. Basicamente, a transdiferenciação não precisa ter nenhum valor patológico.

Função e tarefa

No contexto da transdiferenciação, a expressão gênica de uma célula muda completamente no nível genético molecular. Isso tem implicações para a replicação. Na célula transdiferenciada, seções completamente diferentes do gene são replicadas do que o originalmente pretendido. Por este motivo, ocorre no final uma síntese de proteínas completamente diferente da planejada originalmente.

A transdiferenciação é acompanhada pela desativação de genes previamente ativos. Este desligamento ocorre principalmente por meio de processos no contexto de desacetilação ou metilação de histonas nas seções individuais de DNA. O processo completo de transdiferenciação requer uma mudança na atividade de um número incontável de seções de um gene.

A expressão gênica da célula transdiferenciada geralmente não corresponde ao padrão original da expressão gênica em partes essenciais. O processo de desacetilação das histonas não serve apenas para desligar certos segmentos gênicos, mas também altera a capacidade de ligação do DNA. O processo de desacetilação da histona concentra-se na histona, de cuja estrutura é removido um grupo acetila. Isso dá à histona uma afinidade significativamente maior para os grupos fosfato de DNA. Ao mesmo tempo, há menos capacidade de ligação entre os fatores de transcrição e o DNA.

Os fatores de transcrição influenciam a transcrição de forma positiva ou negativa e são ativadores ou repressores. A capacidade de ligação reduzida dos fatores de transcrição resulta em uma inibição das expressões gênicas individuais que estão localizadas no ponto correspondente no DNA.

O processo de metilação também segue o princípio da inativação do DNA. A única diferença é que os processos de metilação se concentram em grupos metil, em vez de histonas. Esses grupos metila se ligam a uma seção específica do DNA e, dessa forma, inativam as seções individuais do DNA. Quando as células se diferenciam, sua expressão gênica muda significativamente e muitos dos genes são desligados durante os processos.

A transdiferenciação completa depende da alta expressão de milhares de genes e, ao mesmo tempo, requer a regulação negativa da expressão de milhares de outros genes. Somente assim as proteínas corretas estão disponíveis para a transformação da célula. Uma célula muscular, por exemplo, requer proteínas fundamentalmente diferentes das células hepáticas.

A transdiferenciação ocorre diretamente ou por meio de um desvio. Esse desvio corresponde a uma desdiferenciação, que é seguida por uma nova diferenciação subsequente em outras direções.

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Doenças e enfermidades

As transdiferenciações podem ser a base de muitas doenças diferentes, o que as torna clinicamente relevantes. O denominado esôfago de Barrett, por exemplo, está associado aos processos de transdiferenciação. Essa doença se baseia na conversão de células do epitélio, que são transdiferenciadas em células intestinais produtoras de mucina durante os processos patológicos. Nesse contexto, fala-se em metaplasia intestinal, que está associada a um risco opcional de degeneração e, por exemplo, pode promover o desenvolvimento de adenocarcinomas. Em geral, a síndrome de Barrett é descrita como uma alteração inflamatória crônica no esôfago distal que resulta no desenvolvimento de úlceras pépticas, que podem ocorrer como parte de complicações na doença do refluxo. Na síndrome, a conversão do epitélio escamoso ocorre no esôfago distal.

Outra doença baseada em transdiferenciações corresponde à formação de leucoplasia. Como parte desse fenômeno, as células da membrana da mucosa oral se transdiferenciam em lesões pré-cancerosas, que podem promover o carcinoma de células escamosas. A leucoplasia é a hiperceratose da membrana mucosa que freqüentemente é displásica ao mesmo tempo. Além da cavidade oral, essas leucoplasias ocorrem principalmente nos lábios e na área genital. A leucoplasia geralmente é precedida por irritação crônica da pele ou das membranas mucosas. Essa irritação engrossa a camada córnea na área afetada. A membrana mucosa avermelhada torna-se tão esbranquiçada que os vasos capilares sob o epitélio espesso não podem mais ser vistos.

O estímulo causador pode ser de natureza mecânica, biológica, física ou química. Os estímulos biológicos incluem infecções virais crônicas. Os estímulos quimicamente causadores surgem principalmente de fumar ou mascar tabaco. Uma prótese mal ajustada, por exemplo, pode ser considerada um estímulo mecanicamente causador.