Gap Junction

ako Gap križovatky je termín používaný na opis akumulácie kanálov bunka-bunka. Tieto prechádzajú bunkovými membránami dvoch susedných buniek a vytvárajú spojenie medzi cytoplazmou.

Čo je križovatka?

Spojovacie medzery sú takzvané konexony (proteínové komplexy), ktoré spájajú plazmatickú membránu dvoch buniek. Membrány sú pevné, ale pod elektrónovým mikroskopom je stále viditeľná medzera.

Kanály medzerového spojenia sa skladajú z dvoch polovičných kanálov (prepojení). Spojenie je tvorené proteínovými komplexmi, ktoré sa zostavujú vo forme šesťuholníka. Pór zostáva v strede voľný. Kanál je vytvorený z dvoch takýchto proteínových komplexov. Pomocou medzerových križovatiek je možná výmena signálov medzi bunkami. Molekuly alebo ióny sa môžu prenášať pomocou difúzie, ktorou môžu byť metabolické produkty, látky sekundárneho posla alebo vápnikové ióny.

Anatómia a štruktúra

Termín Gap Junction bol vytvorený Morrisom Karnovským a Jean-Paulom Revelom. Zistili, že v oblasti medzery sa vzdialenosť medzi dvoma susednými membránami zužuje.

Križovatka sa skladá zo šiestich konexínov, ktoré spolu tvoria takzvaný konexon. Spojenie môže byť buď zložené z rôznych konexínov alebo z rovnakého typu konexínov. Konexín pozostáva z polypeptidového reťazca, ktorý je tvorený dvoma extracelulárnymi slučkami, štyrmi transmembránovými doménami alebo N- a C-koncom. Molekulová hmotnosť je určená dĺžkou C-konca. U ľudí existuje najmenej 20 konexínových génov, názvy rôznych izoforiem konexínu sú založené na ich molekulovej hmotnosti. S.

o Napríklad Connexin 43 má hmotnosť 43 kDa. Spojenie medzier je veľmi často tvorené niekoľkými izoformami. Funkčný význam tejto rozmanitosti nebol úplne objasnený, priechodnosť kanálov môže byť pravdepodobne regulovaná odlišne. Polovičný kanál je potom spojený s polovičným kanálom susednej bunky. Tento medzibunkový kanál sa skladá buď z rôznych konexónov alebo dvoch rovnakých konexónov. Priemer pórov je 1,5 až 2 nm, takže ióny alebo molekuly môžu prechádzať.

Keď sa dve bunky dostanú do kontaktu, je možné vytvoriť medzeru v priebehu niekoľkých sekúnd. Spojenia sú usporiadané v šesťuholníkovom vzore, pričom okolo 28 000 kanálov na štvorcový mikrometer tvorí takzvané plaky.

Funkcia a úlohy

Medzery sú veľmi časté, najmä v embryonálnom štádiu. U dospelých sa nachádzajú v sietnici, gliových a epitelových bunkách a srdcovom svale. Spojovacie miesta plnia nasledujúce úlohy:

• Vytvorenie priamej elektrickej komunikácie medzi bunkami
• Výroba priamej chemickej komunikácie prostredníctvom tzv. Druhých poslov
• Molekulárna výmena medzi bunkami
• Zabráňte strate nábojov alebo molekúl počas výmeny

Medzery slúžia napríklad na transport živín v kostiach alebo v šošovkách oka. Živiny sú pohltené hraničnými bunkami a cez medzerové spojenia sú prenášané do susedných buniek. V pankrease a pečeni podporujú sekréciu, zatiaľ čo v nervovom systéme alebo v srdcovom svale prenášajú akčné potenciály. Medzerová spojka umožňuje extrémne rýchle uzavretie pórov. To nastane napríklad vtedy, keď je poškodená susedná bunka.

Susedná bunka sa následne oddelí, takže zdravé bunky zostanú nepoškodené. V srdci, v sietnici alebo v neurónoch fungujú spoje medzier ako synapsie bez napätia, riadené napätím, ktoré sa tiež nazývajú „elektrické synapsie“. To umožňuje veľmi rýchlo a synchrónne šíriť akčné potenciály. Vodivosť závisí od zloženia konexínov.

Svoje lieky nájdete tu

choroby

Ak dôjde k zmenám vo výstavbe spojov, môže to viesť k rôznym chorobám. Napríklad pri takzvanom syndróme Charcot-Marie-Tooth dochádza k blokáde medzi periaxonálnou cytoplazmou a Schwannovou bunkou, čo vedie k degenerácii Schwannovej bunky.

Produkciou onkogénov a nádorových promótorov strácajú nádorové bunky svoju schopnosť komunikovať. Kanály medzerových spojov sa uzatvárajú a vytvárajú sa nekompatibilné konexíny, čo spôsobuje rast nádorových buniek. Zmenená expresia konexínu sa vyskytuje aj pri zápalových procesoch. Keď sa zmeny srdcových medzier zmenia, vedie to k srdcovým arytmiám, ktoré môžu ohrozovať život. Poruchy funkcie spojov v srdci majú často veľmi odlišné príčiny. Pri takzvanej Chagasovej chorobe sa vyskytuje infekcia trypánosómom cruzii, v dôsledku čoho sú medziobchodové kanály iba zabudované do membrány. V prípade akútneho srdcového infarktu sa prechody medzier uzavrú a skráti sa trvanie akčného potenciálu.

V období po infarkte sa medzerové spoje redistribuujú a zmeny distribúcie medzerových spojov sa vyskytujú aj v prípade chronického srdcového zlyhania, pričom sa predovšetkým zníži povrch medzerových spojov. Narušenie proteínov medzerového spojenia môže tiež viesť k vrodenej hluchote, vrodenej neplodnosti alebo kožným chorobám. Kanál medzery je dôležitý aj pri katarakte. Očná šošovka sa nemôže zásobovať krvou, pretože krvné cievy spôsobujú, že telo šošovky je nepriehľadné. Výsledkom je, že bunky v šošovke sú závislé od susedných buniek, pričom dodávka sa uskutočňuje prostredníctvom kanálov so štrbinami. Ak dôjde k narušeniu komunikácie, bunky odumrú a vznikne katarakta.