трансдетерминации

трансдетерминации в биологии представляет собой перепрограммирование дифференцированной клетки тела.Как правило, процесс дифференциации клеток тела от оплодотворенной яйцеклетки до полностью развитого организма необратим. Однако при определенных условиях клетка, которая детерминирована, может быть перепрограммирована.

Что такое трансдетерминация?

Трансдетерминация означает переход из одного детерминированного состояния в другое детерминированное состояние.В биологии трансдетерминация характеризуется перепрограммированием уже дифференцированной клетки тела в другую дифференцированную клетку тела.

В случае человека и большинства многоклеточных животных развитие организмов начинается с оплодотворенной яйцеклетки. Из этой первой клетки развивается весь организм. По мере деления клеток отдельные клетки становятся все более дифференцированными или специализированными в ходе эмбриогенеза. Так развиваются органы. Клетки печени, например, имеют ту же генетическую информацию, что и клетки сердца. Однако в обоих типах клеток необходимая генетическая информация извлекается из разных генов.

В процессе дифференцировки определенные гены блокируются метилированием или модификацией гистонов. Дифференциация происходит благодаря тому, что разные гены отключаются от клеточной линии к клеточной линии.

Во время трансдетерминации неактивные гены реактивируются, и ранее активированные гены снова становятся неактивными. Примером может служить сложное преобразование клетки кожи в клетку печени.

Функция и задача

Оплодотворенная яйцеклетка - первая клетка в организме. Это исходная стволовая клетка для всех более поздних высокодифференцированных клеток. Вместе с первыми восемью клетками она называется тотипотентной стволовой клеткой. Эти первые клетки еще полностью недифференцированы и каждая может развиться в независимый организм.

После восьмого деления клеток образуются плюрипотентные или эмбриональные стволовые клетки. Они все еще могут трансформироваться в клетки всех трех зародышевых листков (эктодермы, мезодермы, энтодермы). Однако они уже утратили способность развиваться в самостоятельные организмы.

Дальнейшее развитие приводит к постэмбриональным стволовым клеткам, которые в зависимости от стадии развития делятся на фетальные, неонатальные и взрослые стволовые клетки. Постэмбриональные стволовые клетки уже представляют собой разные клеточные линии, которые могут трансформироваться в определенные системы органов. У них тоже есть потенциал дифференцировки, который, однако, относится только к определенным типам клеток. Их называют мультипотентными стволовыми клетками. Например, нервные стволовые клетки все еще могут превращаться в различные формы нервных клеток, но не в клетки крови.

трансдифференцировка или возможна трансдетерминация клеток. Однако остается спорным вопрос о том, можно ли перепрограммировать полностью дифференцированную клетку тела. Для этого необходимо одновременно активировать экспрессию тысяч генов и одновременно деактивировать тысячи других генов, например, чтобы превратить клетку кожи в мышечную клетку. До сих пор предполагалось, что это могут делать только взрослые стволовые клетки. Их дифференцирующий потенциал превосходит даже семядоли.

Перепрограммирование обычно происходит в два этапа. Прежде всего, это дедифференцировка клетки. После деления клетки дифференцировка снова происходит в другой ориентации. Такая трансдетерминация происходит внутри организма, например, во время заживления ран. Из взрослых стволовых клеток развиваются самые разные типы клеток, необходимые для процесса заживления.

В будущем медицина, вероятно, будет иметь прекрасные перспективы как альтернатива сегодняшней трансплантационной технологии. Таким образом, больные органы можно выращивать непосредственно из собственных взрослых стволовых клеток. Годы медикаментозного лечения для ограничения реакций отторжения уйдут в прошлое. В различных исследованиях культур клеток in vitro фактор роста использовался для дедифференцировки и повторной дифференцировки клеток.

В рамках исследования стволовых клеток было обнаружено, что стволовые клетки могут заменять клетки, разрушенные в результате сердечного приступа. Однако результаты также предполагают, что заживление основано не на замещении транс-детерминированными клетками, а на стимуляции роста клеток и процессов дифференцировки. Взрослые стволовые клетки также проявляют себя в регенерации хрящей и костей.

Болезни и недуги

В связи с трансдетерминацией снова и снова возникают серьезные заболевания. Развитие рака основано на дедифференцировке клеток организма. Изменения внутри клетки могут привести к недифференцированному делению клетки, которое может охватывать все тело за счет образования метастазов. Причинами могут быть соматические мутации, вирусы или неконтролируемые профили клеток во время процессов заживления.

Дедифференциация может быть быстрой. Однако существуют также формы рака, при которых опухоль остается дифференцированной в течение длительного времени. Однако после фазы дедифференцировки дальнейшей дифференциации не происходит. Делящиеся клетки дегенерируют и после каждого деления клетки отдаляются от своего исходного состояния.

Генетическая информация также подвержена постоянным изменениям. Например, заживление ран - это естественный процесс, основанный на трансдетерминации. Здесь взрослые стволовые клетки трансформируются в дифференцированные клетки кожи, клетки соединительной ткани или клетки других типов, однако в редких случаях злокачественная опухоль образуется как часть постоянного деления клеток.

То же самое может произойти после иммунных реакций. Лимфомы, помимо прочего, являются проявлением вышедшей из-под контроля иммунной системы.