Transdiferenciación

En el Transdiferenciación se produce una metamorfosis. Las células diferenciadas de un cotiledón dado se transforman en células de otro cotiledón a través de procesos como la desacetilación y metilación de histonas. Los procesos de transdiferenciación defectuosos subyacen a muchas enfermedades, como el estrófago de Barrett.

¿Qué es la transdiferenciación?

El desarrollo embrionario tiene lugar sobre la base de tres capas germinales diferentes. La diferenciación es un paso en el desarrollo de las células embrionarias. Las células se transforman en una forma especializada a través de procesos de diferenciación. La primera diferenciación de las células embrionarias omnipotentes corresponde al desarrollo de los cotiledones, que son específicos del tejido y, por lo tanto, ya no son omnipotentes.

La transdiferenciación es un caso especial o incluso una reversión de la diferenciación. El proceso corresponde a una metamorfosis. Las células de un cotiledón se convierten en células de otro cotiledón. La mayoría de las transdiferenciaciones no tienen lugar directamente, sino que corresponden a una desdiferenciación, que a su vez es seguida por una diferenciación en direcciones opuestas. Los científicos asocian principalmente la transdiferenciación con células madre humanas.

Con cada transdiferenciación hay un cambio completo en la expresión del gen respectivo a nivel biológico molecular. Cada transdiferenciación requiere un cambio de actividad en miles de segmentos genéticos individuales. Los procesos de transdiferenciación patológica tienen lugar en relación con algunas enfermedades. Básicamente, la transdiferenciación no tiene por qué tener ningún valor patológico.

Función y tarea

En el contexto de la transdiferenciación, la expresión genética de una célula cambia completamente a nivel genético molecular. Esto tiene implicaciones para la replicación. En la célula transdiferenciada, se replican secciones completamente diferentes del gen de lo que se pretendía originalmente. Por esta razón, al final, una síntesis de proteínas completamente diferente a la planeada originalmente.

La transdiferenciación se acompaña de la desactivación de genes previamente activos. Esta parada tiene lugar principalmente a través de procesos en el contexto de la desacetilación o metilación de histonas en los segmentos individuales de ADN. El proceso completo de transdiferenciación requiere un cambio de actividad de un número innumerable de secciones de un gen.

La expresión génica de la célula transdiferenciada en su mayoría no se corresponde en partes esenciales con el patrón original de expresión génica. El proceso de desacetilación de histonas no solo se utiliza para desactivar ciertos segmentos de genes, sino que también cambia la capacidad del ADN para unirse. El proceso de desacetilación de histonas se centra en las histonas, de cuya estructura se elimina un grupo acetilo. Esto le da a la histona una afinidad mucho mayor por los grupos fosfato de ADN. Al mismo tiempo, existe una menor capacidad de unión entre los factores de transcripción y el ADN.

Los factores de transcripción influyen en la transcripción de forma positiva o negativa y son activadores o represores. La capacidad de unión reducida de los factores de transcripción da como resultado una inhibición de las expresiones de genes individuales que se encuentran en el punto correspondiente en el ADN.

El proceso de metilación también sigue el principio de inactivación del ADN. La única diferencia es que los procesos de metilación se centran en grupos metilo en lugar de histonas. Estos grupos metilo se unen a una determinada sección del ADN y de esta manera inactivan las secciones individuales de ADN. Cuando las células se diferencian, la expresión de sus genes cambia significativamente y muchos de los genes incluso se apagan durante los procesos.

La transdiferenciación completa depende de una alta expresión de miles de genes y, al mismo tiempo, requiere una regulación a la baja en la expresión de miles de otros genes. Solo así están disponibles las proteínas correctas para que la célula se transforme. Por ejemplo, una célula muscular requiere proteínas fundamentalmente diferentes a las de una célula hepática.

La transdiferenciación se lleva a cabo directamente o mediante un desvío. Este desvío corresponde a una desdiferenciación, seguida de una nueva diferenciación posterior en otras direcciones.

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Enfermedades y dolencias

Las transdiferenciaciones pueden ser la base de muchas enfermedades diferentes, lo que las hace clínicamente relevantes. El llamado esófago de Barrett, por ejemplo, está asociado con los procesos de transdiferenciación. Esta enfermedad se basa en una conversión de células del epitelio, que se transdiferencian en células intestinales productoras de mucina durante los procesos patológicos. En este contexto, se habla de metaplasia intestinal, que se asocia a un riesgo opcional de degeneración y, por ejemplo, puede favorecer el desarrollo de adenocarcinomas. En general, el síndrome de Barrett se describe como un cambio inflamatorio crónico en el esófago distal que da como resultado el desarrollo de úlceras pépticas, que pueden ocurrir como parte de complicaciones en la enfermedad por reflujo. En el síndrome, la conversión de epitelio escamoso ocurre en el esófago distal.

Otra enfermedad basada en transdiferenciaciones corresponde a la formación de leucoplasia. Como parte de este fenómeno, las células de la mucosa oral se transdiferencian en lesiones precancerosas que pueden promover el carcinoma de células escamosas. La leucoplasia es una hiperqueratosis de la mucosa que a menudo es displásica al mismo tiempo. Además de la cavidad bucal, estas leucoplakias ocurren principalmente en los labios y en el área genital. La leucoplasia suele estar precedida por una irritación crónica de la piel o las membranas mucosas. Esta irritación espesa la capa córnea en el área afectada. La mucosa rojiza se vuelve tan blanquecina que los vasos capilares debajo del epitelio grueso ya no se pueden distinguir.

El estímulo causante puede ser de naturaleza mecánica, biológica, física o química. Los estímulos biológicos incluyen infecciones virales crónicas. Los estímulos químicamente causales surgen principalmente de fumar o mascar tabaco. Una dentadura postiza mal ajustada, por ejemplo, puede considerarse como un estímulo causante mecánicamente.