Inligting

13.14: Gap Junctions - Biologie

13.14: Gap Junctions - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Anders as die ander tipes sel-sel-adhesie, verbind die gapingsaansluiting (soms 'n nexus genoem) nie net die buitekant van twee selle nie, dit verbind ook hul sitoplasma. Elke sel het 'n konnekson (ook bekend as hemikanaal) wat uit ses konneksienproteïene bestaan. Die konneksiene kan almal van dieselfde tipe wees, of kombinasies van verskillendes, waarvan daar 20 by mense en muise bekend is. Die konnekson tree in wisselwerking met 'n konnekson op 'n aangrensende sel om die sitoplasma van beide selle in 'n gapingsaansluiting te verbind.

Die gaping-aansluiting poriegrootte wissel na gelang van die tipe konneksiene, maar oor die algemeen kan die molekules onder 1 kDa deurgaan terwyl groteres nie kan nie. Daarom is selle wat deur gapingsverbindings verbind is, elektries verbind (ione kan vrylik verbygaan), hulle kan sellulêre energie (ATP) deel, en tweede boodskapper seinmolekules soos Ca2+ of IP3, maar nie die meeste proteïene of nukleïensure nie. Die porieë is nie altyd oop nie, maar word beheer deur fosforilering van verskeie seriene in die intrasellulêre domeine van elke konneksien.

Alhoewel hulle nou in die meeste metazoïese weefseltipes gevind is, is hulle veral belangrik in hartspiere. Hier verseker die gapingsaansluitings doeltreffende voortplanting van kontraktiele seine sodat die hartspier sinchronies kan saamtrek. Dit is ook belangrik in kardiale ontwikkeling: geen uitklophou van connexin43, die primêre hartkonneksien, lei tot vertraagde lusvorming van die stygende ledemaat van die embrioniese hartbuis, wat misvormings veral in die regterventrikel, trikuspidale klep en subpulmonêre uitvloeikanaal beteken.

Wanneer die meeste mense, insluitend die meeste bioloë, dink aan neuronale verbindings en sinapse, dink hulle aan chemiese sinapse waarin een sel na 'n ander sein deur die vrystelling van neurotransmitters. Dit is egter nou goed vasgestel dat in die SSS, elektriese sinapse deur gaping-aansluitings 'n beduidende deel van die repertorium van neurale kommunikasie is. Die retina is 'n uitstekende voorbeeld met talle gapingsverbindings tussen neurone. Trouens, lig-geaktiveerde neurotransmitters kan proteïenkinase-bane aktiveer wat konneksiene fosforileer, en sodoende geleiding deur die gapingsaansluitings verander. 'n Treffende voorbeeld is die gaping-aansluiting-gebaseerde elektriese koppeling van keëlfotoreseptorneurone. Hulle is naby die basis van die selle gekoppel, sodat opwekking van een die opwekking van verskeie ander aandryf. Dit is belangrik om 'n duidelike visuele sein te genereer omdat die primêre reaksie, fototransduksie, 'n vuil proses is. As gevolg van die eenvoudige teenwoordigheid van ewekansige fotone wat rondbons, is die sein-tot-ruisverhouding van liggeïnduseerde opwekking baie laag. Omdat elektriese koppeling egter die sein van naby bure opsom, maar nie die agtergrondgeraas nie, het die seinuitset van hierdie neurone 'n verbetering in sein tot geraasverhouding van ~77%! Hierdie onderwerp word hersien in Bloomfield en Volgyi, Natuurresensies (Neurowetenskap), 10:495-506, 2009.


13.14: Gap Junctions - Biologie

Alle artikels wat deur MDPI gepubliseer word, word onmiddellik wêreldwyd beskikbaar gestel onder 'n ooptoeganglisensie. Geen spesiale toestemming word vereis om die hele of 'n gedeelte van die artikel wat deur MDPI gepubliseer is, te hergebruik nie, insluitend syfers en tabelle. Vir artikels wat onder 'n ooptoegang Creative Common CC BY-lisensie gepubliseer is, mag enige deel van die artikel sonder toestemming hergebruik word, mits die oorspronklike artikel duidelik aangehaal word.

Feature Papers verteenwoordig die mees gevorderde navorsing met beduidende potensiaal vir 'n hoë impak in die veld. Spesifieke referate word op individuele uitnodiging of aanbeveling deur die wetenskaplike redakteurs ingedien en ondergaan ewekniebeoordeling voor publikasie.

Die hoofartikel kan óf 'n oorspronklike navorsingsartikel wees, 'n aansienlike nuwe navorsingstudie wat dikwels verskeie tegnieke of benaderings behels, óf 'n omvattende oorsigartikel met bondige en presiese opdaterings oor die jongste vordering in die veld wat sistematies die opwindendste vooruitgang in wetenskaplike letterkunde. Hierdie tipe vraestel bied 'n uitkyk op toekomstige navorsingsrigtings of moontlike toepassings.

Editor's Choice-artikels is gebaseer op aanbevelings deur die wetenskaplike redakteurs van MDPI-tydskrifte van regoor die wêreld. Redakteurs kies 'n klein aantal artikels wat onlangs in die joernaal gepubliseer is wat hulle glo veral interessant sal wees vir skrywers, of belangrik sal wees in hierdie veld. Die doel is om 'n momentopname te verskaf van van die opwindendste werk wat in die verskillende navorsingsareas van die joernaal gepubliseer is.


Inhoud

By gewerwelde diere is gap aansluiting hemikanale hoofsaaklik homo- of hetero-heksamere van konneksienproteïene. Invertebrate gap aansluitings bestaan ​​uit proteïene van die innexin familie. Inneksiene het geen betekenisvolle volgorde homologie met konneksiene nie. [8] Alhoewel dit in volgorde van konneksiene verskil, is inneksiene soortgelyk genoeg aan konneksiene om te verklaar dat inneksiene gapingsverbindings vorm in vivo op dieselfde manier wat connexins doen. [9] [10] [11] Die onlangs gekarakteriseerde pannexienfamilie, [12] wat oorspronklik vermoedelik intersellulêre kanale vorm (met 'n aminosuurvolgorde soortgelyk aan inneksiene [13] ), funksioneer in werklikheid as 'n enkelmembraan kanaal wat met die ekstrasellulêre omgewing kommunikeer, en daar is getoon dat dit kalsium en ATP deurlaat. [14]

By gapingsaansluitings is die intersellulêre ruimte tussen 2 en 4 nm [6] en eenheidsverbindings in die membraan van elke sel is in lyn met mekaar. [15]

Gap-aansluitingskanale wat uit twee identiese hemikanale gevorm word, word homotipies genoem, terwyl dié met verskillende hemikanale heterotipies is. Op hul beurt word hemikanale met eenvormige konneksiensamestelling homomeer genoem, terwyl dié met verskillende konneksiene heteromeer is. Daar word vermoed dat kanaalsamestelling die funksie van gapingaansluitingskanale beïnvloed.

Voordat inneksiene en pannexiene goed gekarakteriseer is, is die gene wat vir connexin gap junction kanale kodeer in een van drie groepe geklassifiseer, gebaseer op geenkartering en volgorde-ooreenkoms: A, B en C (byvoorbeeld, GJA1, GJC1). [16] [17] [18] Konneksien-gene kodeer egter nie direk vir die uitdrukking van gap-aansluitingskanale nie gene kan slegs die proteïene produseer waaruit gap-aansluitingskanale bestaan. 'n Alternatiewe naamstelsel gebaseer op hierdie proteïen se molekulêre gewig is ook gewild (byvoorbeeld: connexin43=GJA1, connexin30.3=GJB4).

  1. DNA na RNA na Connexin proteïen.
  2. Een konneksienproteïen het vier transmembraandomeine
  3. 6 Connexins skep een Connexon (hemichannel). Wanneer verskillende konneksiene saamvoeg om een ​​konnekson te vorm, word dit 'n heteromere konnekson genoem
  4. Twee hemikanale, saamgevoeg oor 'n selmembraan, bestaan ​​uit 'n Gap Junction-kanaal.
    Wanneer twee identiese konneksons bymekaar kom om 'n Gap-aansluitingskanaal te vorm, word dit 'n homotipiese GJ-kanaal genoem. Wanneer een homomere konnekson en een heteromere konnekson bymekaar kom, word dit 'n heterotipiese gapingaansluitingskanaal genoem. Wanneer twee heteromere konneksons aansluit, word dit ook 'n heterotipiese Gap Junction-kanaal genoem.
  5. Verskeie gap aansluiting kanale (honderde) vergader binne 'n makromolekulêre kompleks genoem 'n gap aansluiting gedenkplaat.
  1. Maak voorsiening vir direkte elektriese kommunikasie tussen selle, alhoewel verskillende konneksiensubeenhede verskillende enkelkanaalgeleidings kan verleen, van ongeveer 30 pS tot 500 pS.
  2. Maak voorsiening vir chemiese kommunikasie tussen selle deur die oordrag van klein tweede boodskappers, soos inositoltrifosfaat (IP)
    3 ) en kalsium (Ca 2+
    ), [7] alhoewel verskillende konneksiensubeenhede verskillende selektiwiteit vir spesifieke klein molekules kan verleen.
  3. Laat oor die algemeen transmembraanbeweging toe van molekules kleiner as 485 Dalton [20] (1 100 Dalton deur ongewerwelde gapingsaansluitings [21] ), hoewel verskillende konneksiensubeenhede verskillende porieëgroottes en verskillende ladingselektiwiteit kan verleen. Groot biomolekules, byvoorbeeld, nukleïensuur en proteïen, word uitgesluit van sitoplasmiese oordrag tussen selle deur gap aansluiting konneksien kanale.
  4. Verseker dat molekules en stroom wat deur die gaping-aansluiting gaan nie in die intersellulêre ruimte inlek nie.

Tot op hede is vyf verskillende funksies aan gap junction-proteïen toegeskryf:

  1. Elektriese en metaboliese koppeling tussen selle
  2. Elektriese en metaboliese uitruiling deur hemikanale
  3. Tumoronderdrukkergene (Cx43, Cx32 en Cx36)
  4. Kleeffunksie onafhanklik van geleidende gaping-aansluitingskanaal (neurale migrasie in neokorteks)
  5. Rol van karboksielterminaal in die sein van sitoplasmiese weë (Cx43)

Gap Junctions is waargeneem in verskeie diere-organe en -weefsels waar selle met mekaar in aanraking kom. Van die 1950's tot 1970's is hulle opgespoor in kreefsenuwees, [22] rotpankreas, lewer, bynierkorteks, epididimis, duodenum, spier, [23] Daphnia hepatic caecum, [24] Hydra spier, [25] aap retina, [26 ] konyn kornea, [27] vis blastoderm, [28] padda embrio's, [29] konyn eierstok, [30] hersamevoegende selle, [31] [32] kakkerlak hemosiet kapsules, [33] konyn vel, [34] kuiken embrio's, [35] menslike eiland van Langerhans, [36] goudvis en hamster-drukwaarneming van akoesties-vestibulêre reseptore, [37] lamprei en mantelhart, [38] [39] rot seminiferous tubuli, [40] myometrium, [41] oog lens [42] en koppotige spysverteringsepiteel. [43] Sedert die 1970's is daar steeds gapingsverbindings gevind in byna alle dierselle wat aan mekaar raak. Teen die 1990's het nuwe tegnologie soos konfokale mikroskopie 'n vinniger opname van groot dele van weefsel moontlik gemaak. Sedert die 1970's het selfs weefsels wat tradisioneel beskou is as moontlik geïsoleerde selle, soos been, getoon dat die selle steeds met gapingsverbindings verbind is, hoe gering ook al. [44] Gap-aansluitings blyk in alle dierlike organe en weefsels te wees en dit sal interessant wees om uitsonderings hierop te vind behalwe selle wat normaalweg nie in kontak is met naburige selle nie. Volwasse skeletspier is 'n moontlike uitsondering. Daar kan geargumenteer word dat, indien dit in skeletspier teenwoordig is, gapingsverbindings sametrekkings op 'n arbitrêre manier tussen selle wat die spier uitmaak, kan voortplant. Ten minste in sommige gevalle is dit dalk nie die geval nie, soos getoon in ander spiertipes wat wel gapingsverbindings het. [45] 'n Aanduiding van wat die gevolg is van vermindering of afwesigheid van gaping-aansluitings kan aangedui word deur ontleding van kankers [46] [47] [48] of die verouderingsproses. [49]

Daar kan gesien word dat gapingsaansluitings op die eenvoudigste vlak funksioneer as 'n direkte sel-na-selbaan vir elektriese strome, klein molekules en ione. Die beheer van hierdie kommunikasie laat komplekse stroomaf-effekte op veelsellige organismes toe soos hieronder beskryf.

Embrionale, orgaan- en weefselontwikkeling Edit

In die 1980's is meer subtiele maar nie minder belangrike rolle van gaping aansluiting kommunikasie ondersoek nie. Daar is ontdek dat gap aansluiting kommunikasie ontwrig kan word deur anti-konneksien teenliggaampies in embrioniese selle by te voeg. [50] [51] Embrio's met areas van geblokkeerde gaping-aansluitings kon nie normaal ontwikkel nie. Die meganisme waardeur teenliggaampies die gapingsaansluitings blokkeer was onduidelik maar sistematiese studies is onderneem om die meganisme toe te lig. [52] [53] Verfyning van hierdie studies het getoon dat gapingsverbindings die sleutel blyk te wees tot die ontwikkeling van selpolariteit [54] en die linker/regs simmetrie/asimmetrie in diere. [55] [56] Terwyl sein wat die posisie van liggaamsorgane bepaal blyk te staatmaak op gaping-aansluitings, so ook die meer fundamentele differensiasie van selle op latere stadiums van embrioniese ontwikkeling. [57] [58] [59] [60] [61] Daar is ook gevind dat gapingsaansluitings verantwoordelik is vir die oordrag van seine wat nodig is vir dwelms om 'n effek te hê [62] en omgekeerd is getoon dat sommige middels gapingsaansluitingskanale blokkeer. [63]

Gap-aansluitings en die "bystander-effek" Edit

Seldood Edit

Die “bystander-effek” met sy konnotasies van die onskuldige omstander wat vermoor word, word ook deur gap junctions bemiddel. Wanneer selle gekompromitteer word as gevolg van siekte of besering en begin doodgaan, word boodskappe na naburige selle oorgedra wat aan die sterwende sel gekoppel is deur gapingsverbindings. Dit kan veroorsaak dat die andersins onaangeraakte gesonde omstanderselle ook doodgaan. [64] Die omstander-effek is dus belangrik om in ag te neem in siek selle, wat 'n weg oopgemaak het vir meer befondsing en 'n opbloei van navorsing. [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] Later is die omstander-effek ook nagevors met betrekking tot selle wat deur bestraling of meganiese besering beskadig is en dus wondgenesing. [74] [75] [76] [77] [78] Siekte blyk ook 'n effek te hê op die vermoë van gaping-aansluitings om hul rolle in wondgenesing te vervul. [79] [80]

Weefsel herstrukturering Wysig

Alhoewel daar 'n neiging was om te fokus op die omstander-effek in siekte as gevolg van die moontlikheid van terapeutiese weë, is daar bewyse dat daar 'n meer sentrale rol in normale ontwikkeling van weefsels is. Dood van sommige selle en hul omliggende matriks kan nodig wees vir 'n weefsel om sy finale konfigurasie te bereik en gapingsverbindings blyk ook noodsaaklik vir hierdie proses te wees. [81] [82] Daar is ook meer komplekse studies wat probeer om ons begrip van die gelyktydige rolle van gaping-aansluitings in beide wondgenesing en weefselontwikkeling te kombineer. [83] [84] [85]

Gebiede van elektriese koppeling Edit

Gap aansluitings elektries en chemies koppel selle regdeur die liggaam van die meeste diere. Elektriese koppeling kan relatief vinnig werk. Weefsels in hierdie afdeling het bekende funksies wat waargeneem word om gekoördineer te word deur gapingsaansluitings met intersellulêre sein wat plaasvind in tydraamwerke van mikro-sekondes of minder.

Heart Edit

Gap aansluitings is veral belangrik in hartspier: die sein om te kontrakteer word doeltreffend deur gap aansluitings gestuur, wat die hartspierselle in staat stel om saam te trek.

Neurone wysig

Daar word dikwels na 'n gapingsaansluiting in neurone verwys as 'n elektriese sinaps. Die elektriese sinaps is ontdek met behulp van elektriese metings voordat die gapingaansluitingstruktuur beskryf is. Elektriese sinapse is regdeur die sentrale senuweestelsel aanwesig en is spesifiek bestudeer in die neokorteks, hippokampus, vestibulêre kern, thalamus retikulêre kern, locus coeruleus, inferior olivary nucleus, mesencefaliese kern van die trigeminale senuwee, ventrale tegmentale area, retikulêre en olfaktoriese bol. rugmurg van gewerwelde diere. [86]

Daar was 'n mate van waarneming van swak neuron tot gliale koppeling in die locus coeruleus, en in die serebellum tussen Purkinje neurone en Bergmann gliale selle. Dit blyk dat astrosiete deur gapingsverbindings gekoppel word, beide aan ander astrosiete en aan oligodendrosiete. [87] Boonop veroorsaak mutasies in die gap aansluiting-gene Cx43 en Cx56.6 witstof-degenerasie soortgelyk aan dié wat in Pelizaeus-Merzbacher-siekte en veelvuldige sklerose waargeneem word.

Connexin-proteïene wat in neuronale gapingsaansluitings uitgedruk word, sluit in:

met mRNA's vir ten minste vyf ander konneksiene (mCx26, mCx30.2, mCx32, mCx43, mCx47) opgespoor, maar sonder immunositochemiese bewyse vir die ooreenstemmende proteïen binne ultrastruktureel-gedefinieerde gapingsaansluitings. Daardie mRNA's blyk af-gereguleer of vernietig te word deur mikro-interfererende RNA's (miRNA's) wat seltipe en sellyn-spesifiek is.

Retina wysig

Neurone binne die retina toon uitgebreide koppeling, beide binne populasies van een seltipe, en tussen verskillende seltipes. [88]

Naamgewing Edit

Gap-aansluitings is so genoem as gevolg van die "gaping" wat by hierdie spesiale aansluitings tussen twee selle teenwoordig is. [89] Met die verhoogde resolusie van die transmissie-elektronmikroskoop (TEM) kon gapingaansluitingstrukture die eerste keer in ongeveer 1953 gesien en beskryf word.

Die term "gap-aansluiting" blyk ongeveer 16 jaar later, omstreeks 1969, geskep te word. [90] [91] [92] 'n Soortgelyke nou gereelde gaping is nie gedemonstreer in ander intersellulêre aansluitings wat destyds met behulp van die TEM gefotografeer is nie.

Vorm 'n aanwyser van funksie Edit

Ruim voor die demonstrasie van die "gaping" in gapingsverbindings is hulle by die aansluiting van naburige senuweeselle gesien. Die nabyheid van die naburige selmembrane by die gaping-aansluiting het navorsers laat spekuleer dat hulle 'n rol in intersellulêre kommunikasie gehad het, veral die oordrag van elektriese seine. [93] [94] [95] Daar is ook bewys dat gapingsaansluitings elektries regstel en na verwys word as 'n elektriese sinaps. [96] [97] Later is gevind dat chemikalieë ook tussen selle deur gaping-aansluitings vervoer kan word. [98]

Implisiet of eksplisiet in die meeste van die vroeë studies is dat die area van die gaping-aansluiting anders in struktuur was as die omliggende membrane op 'n manier wat dit anders laat lyk het. Daar is getoon dat die gaping-aansluiting 'n mikro-omgewing tussen die twee selle in die ekstra-sellulêre ruimte of "gaping" skep. Hierdie gedeelte van ekstra-sellulêre ruimte was ietwat geïsoleer van die omringende ruimte en ook oorbrug deur wat ons nou konneksonpare noem wat selfs meer dig verseëlde brûe vorm wat die gaping-aansluitingsgaping tussen twee selle oorsteek. Wanneer dit in die vlak van die membraan gesien word deur vries-fraktuur tegnieke, is hoër-resolusie verspreiding van konneksone binne die gap aansluiting gedenkplaat moontlik. [99]

Connexin-vrye eilande word in sommige aansluitings waargeneem. Die waarneming was grootliks sonder verduideliking totdat vesikels deur Peracchia getoon is deur gebruik te maak van TEM dun snitte om sistematies met gaping aansluiting geassosieer te word. [100] Peracchia se studie was waarskynlik ook die eerste studie wat gepaarde konneksonstrukture beskryf het, wat hy ietwat bloot 'n "globule" genoem het. Studies wat toon dat vesikels geassosieer word met gapingsverbindings en wat die vesikelinhoud voorstel kan oor die aansluitingsplate tussen twee selle beweeg, was skaars, aangesien die meeste studies op die konneksone eerder as vesikels gefokus het. 'n Latere studie wat 'n kombinasie van mikroskopietegnieke gebruik het, het die vroeë bewyse van 'n waarskynlike funksie vir gapingsverbindings in intersellulêre vesikeloordrag bevestig. Gebiede van vesikeloordrag was geassosieer met konneksienvrye eilande binne gapingsverbindingsplate. [101]

Elektriese en chemiese senuweesinaps Wysig

As gevolg van die wydverspreide voorkoms van gapingsaansluitings in seltipes anders as senuweeselle het die term gapingsaansluiting meer algemeen gebruik geword as terme soos elektriese sinaps of nexus. Nog 'n dimensie in die verhouding tussen senuweeselle en gapingsaansluitings is aan die lig gebring deur die bestudering van chemiese sinapsvorming en gapingsaansluitingteenwoordigheid. Deur senuwee-ontwikkeling in bloedsuiers na te spoor met gaping-aansluiting-uitdrukking onderdruk, is getoon dat die tweerigting-gaping-aansluiting (elektriese senuweesinaps) tussen twee selle moet vorm voordat hulle kan groei om 'n eenrigting "chemiese senuweesinaps" te vorm. [102] Die chemiese senuweesinaps is die sinaps wat die meeste afgekap word tot die meer dubbelsinnige term "senuweesinaps".

Komposisie wysig

Connexins wysig

Die suiwering [103] [104] van die intersellulêre gaping aansluiting gedenkplate verryk in die kanaalvormende proteïen (connexin) het 'n proteïen getoon wat seskantige skikkings in x-straaldiffraksie vorm. Nou het sistematiese studie en identifikasie van die oorheersende gap aansluiting proteïen [105] moontlik geword. Verfynde ultrastrukturele studies deur TEM [106] [107] het getoon dat proteïen op 'n komplementêre wyse voorgekom het in beide selle wat aan 'n gap aansluiting gedenkplaat deelneem. Die gaping aansluiting gedenkplaat is 'n relatief groot area van membraan waargeneem in TEM dun snit en vries fraktuur (FF) gesien gevul met trans-membraan proteïene in beide weefsels en meer sagkens behandelde gap aansluiting voorbereidings. Met die oënskynlike vermoë vir een proteïen alleen om intersellulêre kommunikasie moontlik te maak, gesien in gapingsaansluitings [108] was die term gapingsaansluiting geneig om sinoniem te word met 'n groep saamgestelde konneksiene alhoewel dit nie in vivo getoon is nie. Biochemiese ontleding van gaping aansluiting ryk isolate van verskeie weefsels het 'n familie van konneksiene gedemonstreer. [109] [110] [111]

Ultrastruktuur en biochemie van geïsoleerde gapingsverbindings waarna reeds verwys is, het aangedui dat die konneksiene verkieslik in gapingsverbindingsplate of -domeine groepeer en konneksiene die beste gekarakteriseerde bestanddeel was. Daar is opgemerk dat die organisasie van proteïene in skikkings met 'n gap aansluiting gedenkplaat betekenisvol kan wees. [29] [112] Dit is waarskynlik dat hierdie vroeë werk reeds die teenwoordigheid van meer as net konneksiene in gapingsaansluitings weerspieël het. Deur die opkomende velde van vries-fraktuur te kombineer om binne-membrane te sien en immunositochemie om selkomponente te etiketteer (Freeze-fracture replica immunolabelling of FRIL en dun section immunolabeling) het getoon dat gaping aansluiting gedenkplate in vivo die konneksienproteïen bevat het. [113] [114] Latere studies wat immunofluoressensiemikroskopie van groter areas van weefsel gebruik het, het diversiteit in vroeëre resultate verhelder. Daar is bevestig dat gapingsverbindingsplate veranderlike samestelling het wat die tuiste van konnekson- en nie-konneksienproteïene het, asook wat die moderne gebruik van die terme "gap-aansluiting" en "gaping-aansluitingsplaat" nie-verwisselbaar maak nie. [115] Met ander woorde, die algemeen gebruikte term "gap aansluiting" verwys altyd na 'n struktuur wat konneksiene bevat terwyl 'n gap aansluiting gedenkplaat ook ander strukturele kenmerke kan bevat wat dit sal definieer.

Die "gedenkplaat" of "gedenkplaat" Edit

Vroeë beskrywings van "gap-aansluitings" en "konneksons" het nie as sodanig daarna verwys nie en baie ander terme is gebruik. Dit is waarskynlik dat "sinaptiese skywe" [116] 'n akkurate verwysing na gap aansluiting gedenkplate was. Terwyl die gedetailleerde struktuur en funksie van die konnekson destyds op 'n beperkte manier beskryf is, was die bruto "skyf"-struktuur relatief groot en maklik gesien deur verskeie TEM-tegnieke. Skywe het navorsers wat TEM gebruik, in staat gestel om die konneksons wat binne die skyf voorkom, soos kolle in vivo en in vitro, maklik op te spoor. Die skyf of "gedenkplaat" het gelyk of dit strukturele eienskappe het wat verskil van dié wat deur die konneksons alleen oorgedra word. [25] Daar is gedink dat as die area van die membraan in die gedenkplaat seine oorgedra word, die area van die membraan op een of ander manier verseël moet word om lekkasie te voorkom. [117] Latere studies het getoon gap aansluiting gedenkplate is die tuiste van nie-konneksien proteïene wat die moderne gebruik van die terme "gap aansluiting" en "gap aansluiting gedenkplaat" nie-uitruilbaar maak aangesien die area van die gap aansluiting gedenkplaat ander proteïene as konneksiene kan bevat . [115] [118] Net soos wat konneksiene nie altyd die hele area van die gedenkplaat beset nie, kan die ander komponente wat in die literatuur beskryf word, slegs langtermyn- of korttermynbewoners wees. [119]

Studies wat aansigte binne die vlak van die membraan van gapingsaansluitings tydens vorming moontlik maak, het aangedui dat 'n "formasieplaat" tussen twee selle gevorm het voordat die konneksiene inbeweeg. Hulle was deeltjievrye areas wanneer dit deur TEM FF waargeneem word, wat aandui dat baie klein of geen transmembraanproteïene was waarskynlik teenwoordig. Min is bekend oor watter strukture die formasieplaat uitmaak of hoe die formasieplaat se struktuur verander wanneer konneksiene en ander komponente in of uit beweeg. Een van die vroeëre studies van die vorming van klein gapingsaansluitings beskryf rye deeltjies en deeltjievrye halo’s. [120] Met groter gapingsaansluitings is hulle beskryf as formasieplate met konneksiene wat daarin beweeg. Daar word gedink dat die deeltjies gapingsverbindings 4-6 uur na die formasieplate verskyn het, gevorm het. [121] Hoe die konneksiene met tubulien na die plate vervoer kan word, word al hoe duideliker. [54] [122]

Die vormingsplaat en nie-konneksien-deel van die klassieke gaping-aansluitingsplaat was moeilik vir vroeë navorsers om te ontleed. Dit blyk in TEM FF en dun gedeelte 'n lipiedmembraandomein te wees wat op een of ander manier 'n betreklik rigiede versperring vir ander lipiede en proteïene kan vorm. Daar was indirekte bewyse dat sekere lipiede by voorkeur betrokke is by die vorming van plaak, maar dit kan nie as definitief beskou word nie. [123] [124] Dit is moeilik om die opbreek van die membraan in die vooruitsig te stel om membraanplate te ontleed sonder om hul samestelling te beïnvloed. Deur studie van konneksiene wat nog in membrane is, is lipiede wat met die konneksiene geassosieer word, bestudeer. [125] Daar is gevind dat spesifieke konneksiene geneig was om verkieslik met spesifieke fosfolipiede te assosieer. Aangesien vormingsplate konneksiene voorafgaan, gee hierdie resultate steeds geen sekerheid oor wat uniek is aan die samestelling van plate self nie. Ander bevindings toon dat konneksiene assosieer met proteïensteiers wat in 'n ander aansluiting, die zonula occludens ZO1, gebruik word. [126] Alhoewel dit ons help om te verstaan ​​hoe konneksiene verskuif kan word na 'n gapingaansluiting-formasieplaat, is die samestelling van die gedenkplaat self nog ietwat skets. Met behulp van TEM FRIL word 'n mate van vordering gemaak met die in vivo samestelling van die gap aansluitingsplaat. [119] [126]


HAAL: 'n Platform vir hoë-deurset kwantifisering van gaping aansluiting hemichannel dok

Gap-aansluitings is membraan-oorspankanale wat die sitoplasma van aangelegde selle verbind, wat die deurgang van klein molekules en ione moontlik maak. Hulle word gevorm deur die konneksien (Cx)-familie van proteïene wat in heksameriese hemikanale op elke sel saamvoeg en dok om gapingsverbindingskanale tussen twee selle te skep. Ten spyte van die belangrikheid van verskeie Cx isovorme in menslike fisiologie en siektes, is beskikbare hulpmiddels vir sifting en onderskeid van hul interaksies soos hemikanaal-versoenbaarheid, dok en deurlaatbaarheid beperk. Hier het ons FETCH (vloei-geaktiveerde opsporing van konneksosome in H EK-selle) ontwikkel, 'n metode wat die generering van ringvormige gapingsaansluitings (konnexosome) gebruik as stroomaf-aanwysers van hemikanaal-versoenbaarheid vir intersellulêre dok. Eerstens wys ons dat fluoresserende konnexosome 'n sellulêre fenotipe skep wat deur vloeisitometrie-analise waarneembaar is. Ons wys dan dat FETCH homotipiese en heterotipiese koppeling van baie enkele isovorm konneksienhemikanale identifiseer. Laastens demonstreer ons dat FETCH die impak van siekte-relevante konneksienproteïenmutasies op gapingaansluitingsvorming vasvang. So vestig ons 'n nuwe vloeisitometrie-gebaseerde metode wat vatbaar is vir die hoë-deurset klassifikasie van gaping aansluiting hemikanaal dok.


13.14: Gap Junctions - Biologie

Gap junction (GJ) proteïene is deurslaggewende bemiddelaars van sel-sel kommunikasie tydens embriogenese, weefselregenerasie en siekte. GJ-proteïene vorm plasmamembraankanale wat deurgang van klein molekules oor selle fasiliteer en seinpaaie en sellulêre gedrag in verskillende weefsels moduleer. Hierdie eienskappe is deur evolusie bewaar, en in die meeste ongewerwelde diere staan ​​GJ-proteïene as inneksiene bekend. Ten spyte van hul kritieke relevansie vir fisiologie en siekte, word die meganismes waardeur GJ-proteïene selgedrag moduleer, swak verstaan. Hierdie oorsig gee 'n opsomming van bevindinge van onlangse werk wat platwurms as 'n paradigma gebruik om GJ-proteïene in die kompleksiteit van die hele organisme te analiseer. Die planêre model laat toegang tot 'n groot poel volwasse somatiese stamselle (bekend as neoblaste) toe wat fisiologiese selomset en weefselregenerasie ondersteun. Innexin proteïene is teenwoordig in planarians en speel 'n fundamentele rol in die beheer van neoblast gedrag. Ons bespreek die moontlikheid dat GJ-proteïene deelneem as sellulêre sensors wat neoblaste inlig oor plaaslike en sistemiese fisiologiese eise. Ons glo dat funksionele ontledings van GJ-proteïene 'n komplementêre perspektief sal bring vir studies wat fokus op die tydelike uitdrukking van gene. Ten slotte, die integrasie van funksionele studies saam met molekulêre genetika en epigenetiese benaderings sal ons begrip van sellulêre regulering uitbrei in vivo en die moontlikhede vir die rasionele modulering van stamselgedrag in hul natuurlike omgewing aansienlik verbeter. Hierdie artikel is deel van 'n Spesiale Uitgawe getiteld: Die kommunikerende aansluitings, rolle en disfunksies.

Hoogtepunte

► Ons gebruik planarians om gap junction-gemedieerde stamselregulering te verstaan. ► ’n Spesifieke inneksienproteïen reguleer stamselproliferasie en reaksie op besering. ► Gaping-aansluiting en neuraal-gemedieerde seine beheer die vestiging van A/P-as. ► Gap-aansluitingsproteïene bemiddel kort- en langafstandseine wat SC-gedrag beheer.


1 Antwoord 1

Dit is 'n interessante vraag. As u hierdie twee artikels lees wat hieronder geskakel is, lyk dit baie asof die konneksine omgedraai en afgebreek word met die kanaal wat min of meer op dieselfde plek bly (die figuur is geneem uit die eerste vraestel, maar die tweede het 'n soortgelyke):

Hierna word die konneksiene gesintetiseer en dan in die ER en dan die Golgi onderwerp vir behoorlike proteïen rypwording en oligomerisering in hemikanale (verkeerd gevoude proteïene word aan proteasomale degradasie onderwerp). Hulle word dan uitgevoer vanaf die trans-Golgi in klein vesikels na die selmembraan, vervoer na die sarcolemma waar hulle volledige gaping aansluitingskanale vorm met hemikanale van 'n ander sel. Enkele kanale saamgevoeg in gaping aansluiting plate.

Die konneksiene word in die proteasoom en die lisosoom afgebreek. Dit word bespreek dat post-translasionele modifikasies soos fosforilering en ubikitinering 'n belangrike rol hier speel.

Dit lyk asof die agteruitgang by die gevormde kanale plaasvind. Dit is op twee maniere getoets: Wanneer die uitvoer van nuwe proteïene na die membraan geïnhibeer word, gaan die konneksiene in die membraan en die aansluitings mettertyd verlore. As die proteasoom geïnhibeer word, groei die getal. En wanneer beide paaie geïnhibeer word (uitvoer en agteruitgang) is die getal ongeveer konstant. Sien vraestel 3 vir meer besonderhede. Dit wys dat die proses van die vorming van die aansluitings en die afbreek van die konneksiene permanent is en dat selle wat aansluiting met mekaar vorm, op dieselfde plek bly.


Intersellulêre aansluitings

Selle kan ook met mekaar kommunikeer deur direkte kontak, waarna verwys word as intersellulêre aansluitings. Daar is 'n paar verskille in die maniere waarop plant- en dierselle dit doen. Plasmodesmata is aansluitings tussen plantselle, terwyl diereselkontakte stywe aansluitings, gapingsaansluitings en desmosome insluit.

Plasmodesmata

Oor die algemeen kan lang dele van die plasmamembrane van naburige plantselle nie aan mekaar raak nie, want hulle word geskei deur die selwand wat elke sel omring. Hoe kan 'n plant dan water en ander grondvoedingstowwe vanaf sy wortels, deur sy stingels en na sy blare oordra? Sulke vervoer gebruik hoofsaaklik die vaskulêre weefsels (xilem en floëem). Daar bestaan ​​ook strukturele modifikasies genaamd plasmodesmata (enkelvoud = plasmodesma), talle kanale wat tussen selwande van aangrensende plantselle beweeg, hul sitoplasma verbind en dit moontlik maak om materiaal van sel tot sel, en dus deur die plant, vervoer te word (Figuur 2).

Figuur 2. 'n Plasmodesma is 'n kanaal tussen die selwande van twee aangrensende plantselle. Plasmodesmata laat materiaal toe om van die sitoplasma van een plantsel na die sitoplasma van 'n aangrensende sel te beweeg.

Stywe aansluitings

A stywe aansluiting is 'n waterdigte seël tussen twee aangrensende dierselle (Figuur 3). Die selle word styf teen mekaar gehou deur proteïene (hoofsaaklik twee proteïene genoem claudins en occludins).

Figuur 3. Hegte aansluitings vorm waterdigte verbindings tussen aangrensende dierselle. Proteïene skep stywe aansluiting aanhegting. (krediet: wysiging van werk deur Mariana Ruiz Villareal)

Hierdie stywe hegting verhoed dat materiaal tussen die selle lek. stywe aansluitings word tipies gevind in epiteelweefsel wat interne organe en holtes beklee, en die meeste van die vel uitmaak. Byvoorbeeld, die stywe aansluitings van die epiteelselle wat jou urinêre blaas beklee, verhoed dat urine in die ekstrasellulêre ruimte uitlek.

Desmosome

Ook gevind net in dier selle is desmosome, wat optree soos puntsweislasse tussen aangrensende epiteelselle (Figuur 4). Kort proteïene genoem kadheriene in die plasmamembraan verbind met intermediêre filamente om desmosome te skep. Die cadheriene verbind twee aangrensende selle saam en hou die selle in 'n velagtige vorming in organe en weefsels wat strek, soos die vel, hart en spiere.

Figuur 4. 'n Desmosoom vorm 'n baie sterk puntsweislas tussen selle. Dit word geskep deur die koppeling van cadherins en intermediêre filamente. (krediet: wysiging van werk deur Mariana Ruiz Villareal)

Gap Junctions

Gap aansluitings in dierlike selle is soos plasmodesmata in plantselle deurdat hulle kanale tussen aangrensende selle is wat voorsiening maak vir die vervoer van ione, voedingstowwe en ander stowwe wat selle in staat stel om te kommunikeer (Figuur 5). Struktureel verskil gapingsverbindings en plasmodesmata egter.

Figuur 5. 'n Spasie-aansluiting is 'n proteïen-gevoerde porieë wat water en klein molekules toelaat om tussen aangrensende dierselle te beweeg. (krediet: wysiging van werk deur Mariana Ruiz Villareal)

Gap junctions develop when a set of six proteins (called connexins) in the plasma membrane arrange themselves in an elongated donut-like configuration called a connexon. When the pores (“doughnut holes”) of connexons in adjacent animal cells align, a channel between the two cells forms. Gap junctions are particularly important in cardiac muscle: The electrical signal for the muscle to contract is passed efficiently through gap junctions, allowing the heart muscle cells to contract in tandem.

To conduct a virtual microscopy lab and review the parts of a cell, work through the steps of this interactive assignment.


Cell Junctions

Cell junctions are specialized regions affirm intercellular connections between the plasma membranes of adjacent cells. These are observed only in some animal tissues and are produced by interaction, attachment and modification of some areas of the adjoining plasma membranes. Cell junctions have three major functions: i) Cell junctions provide mechanical support to the tissues by holding the cells together. ii) Cell junctions help in communication between the cells. iii) Cell junctions may form an impermeable barrier between the interstitial space and an epithelial surface (lumen).

Types of cell junctions

There are four major types of cell junctions. Those are: i) Tight cell junctions ii) Desmosome cell junctions iii) Gap cell junctions iv) Interdigitated cell junctions. Let us have a very easy discussion about the above said four types of cell junctions.

Tight cell junctions

These are also called Zonula occludens. Tight junctions are specially differentiated regions where the lateral plasma membranes of two neighboring cells fuse together at series of points containing sealing strands, which form lines of attachment. The sealing strands are made up of rows of integral membrane proteins contributed by each plasma membrane. This type of junction is found in between the brush bordered epithelial cells of intestine and renal tubules. Just below the microvilliIt is located at the apical region of the cells. Tight junctions occlude the intercellular space and prevent the passage of substances across the epithelium. Thus, such impermeable junctions form a barrier between the two sides of the epithelial lining, so that the materials absorbed across the epithelial cells at the expense of energy may not leak back into the lumen of the intestine or renal tubule. Within the membrane such junctions also help to prevent random movement of the integral proteins.

Desmosome cell junctions

Desmosomes cell junctions are for mechanical union between the cells. Desmosomes are of two types:— i) Belt desmosome ii) Spot desmosome.

Belt desmosome

Belt desmosome is also called zonula adherens or terminal bar or intermediary junction. It is found at the boundary between the columnar epithelial cells, just below the tight junctions. It is a band like zone that runs parallel to the free surface of the cells. It consists of two actin-made microfilaments each of which is located on the cytoplasmic surface of each membrane. The belt desmosomes remain connected with the terminal web present on each side of the joint.

Spot desmosome

Spot desmosome is a disc-shaped spot or area of contact between the adjacent cell membranes. It consists of a disc-shaped, dense, protein-made cytoplasmic plate under each membrane. These plates are joined by fine filaments, the trans-membrane linkers, that pass through the intercellular space. Spot desmosomes are found in the epithelial cells of uterus, vagina and epidermis of skin to support the cells against severe mechanical stress.

Gap cell junctions

These are also called the Nexus. A gap junction is a disc-shaped area of close intercellular contract having a narrow intercellular space between the two adjacent plasma membranes. At this junction, each membrane contains several protein molecules, which are arranged in such a way that they form an intercellular channel through which various small molecules and ions can pass from one cell to the next. As a result, the gap junctions provide a corridor for communication between the contiguous cells. Gap junctions are found in cardiac and smooth muscles, liver cells, embroyonic cells etc. In electrically excitable tissues such as cardiac and smooth muscles, this type of junction facilitates scattering of impulse from one cell to another. In other tissues like liver, embroynic tissues etc., the gap junctions provide a system by virtue of which the adjacent cells can share a common pool of metabolites and ions that pass liberally from one cell to another.

Interdigitated cell junctions

These cell junctions are found in cardiac muscle cells. These are the areas of extensive cell contact running crosswise between the two adjacent fibers arranged in longitudinal series. In such junctions, the adjacent plasma membranes are thrown into folds and the evaginations of one membrane fit into the invaginations of the other. Such junctions’ keep the cells tightly adhered and increase the surface area for exchange of important materials.


Kyk die video: Cell Junctions (September 2022).