We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Skirtingai nuo kitų ląstelių ir ląstelių adhezijos tipų, tarpo jungtis (kartais vadinama jungtimi) jungia ne tik dviejų ląstelių išorę, bet ir jų citoplazmą. Kiekviena ląstelė turi jungtį (dar žinomą kaip puskanalis), sudarytą iš šešių konneksino baltymų. Visi jungtys gali būti to paties tipo arba skirtingų derinių, iš kurių 20 yra žinomi žmonėms ir pelėms. Jungtis sąveikauja su gretimos ląstelės jungtimi, kad sujungtų abiejų ląstelių citoplazmą tarpo sandūroje.
Tarpo jungties porų dydis skiriasi priklausomai nuo konneksinų tipo, tačiau paprastai mažesnės nei 1 kDa molekulės gali prasiskverbti, o didesnės - ne. Todėl ląstelės, sujungtos tarpo jungtimis, yra elektra sujungtos (jonai gali laisvai praeiti), gali dalytis ląstelių energija (ATP) ir antrosios signalizacijos molekulėmis, tokiomis kaip Ca.2+ arba IP3, bet ne dauguma baltymų ar nukleorūgščių. Poros ne visada atviros, bet jas kontroliuoja kelių serinų fosforilinimas kiekvieno konneksino tarpląsteliniuose domenuose.
Nors dabar jie randami daugumoje metazoaninių audinių tipų, jie ypač svarbūs širdies raumenyje. Čia tarpų jungtys užtikrina efektyvų susitraukimo signalų sklidimą, kad širdies raumuo galėtų susitraukti sinchroniškai. Tai taip pat svarbu širdies vystymuisi: pirminio širdies konneksino connexin43 genų išjungimas sukelia uždelstą embrioninio širdies vamzdelio kylančiosios galūnės kilpą, o tai reiškia apsigimimus, ypač dešiniojo skilvelio, trišakio vožtuvo ir poplaučio nutekėjimo trakte.
Kai dauguma žmonių, įskaitant daugumą biologų, galvoja apie neuronų ryšius ir sinapses, jie galvoja apie chemines sinapses, kurių metu viena ląstelė signalizuoja kitai, išskirdama neurotransmiterius. Tačiau dabar gerai žinoma, kad CNS elektrinės sinapsės per tarpų jungtis yra svarbi nervų komunikacijos repertuaro dalis. Tinklainė yra puikus pavyzdys su daugybe tarpų jungčių tarp neuronų. Tiesą sakant, šviesos aktyvuojami neurotransmiteriai gali suaktyvinti baltymų kinazės kelius, kurie fosforilina konneksinus, taip pakeisdami laidumą per tarpų jungtis. Ryškus pavyzdys yra tarpo jungtimi pagrįsta kūgio fotoreceptorių neuronų elektrinė jungtis. Jie yra sujungti šalia ląstelių pagrindo, todėl vienos sužadinimas skatina kelių kitų sužadinimą. Tai svarbu generuojant aiškų vaizdinį signalą, nes pirminė reakcija, fototransdukcija, yra nešvarus procesas. Dėl paprasto atsitiktinių šokinėjančių fotonų buvimo šviesos sukelto sužadinimo signalo ir triukšmo santykis yra labai mažas. Tačiau, kadangi elektrinis sujungimas apibendrina artimų kaimynų signalą, bet ne foninį triukšmą, šių neuronų signalo išvesties signalo ir triukšmo santykis pagerėjo ~77%! Ši tema apžvelgiama Bloomfield ir Volgyi, Gamtos apžvalgos (neuromokslai), 10:495-506, 2009.
13.14: Gap Junctions – biologija
Visi MDPI paskelbti straipsniai yra nedelsiant prieinami visame pasaulyje pagal atviros prieigos licenciją. Norint pakartotinai naudoti visą ar dalį MDPI paskelbto straipsnio, įskaitant paveikslus ir lenteles, specialaus leidimo nereikia. Straipsniams, paskelbtiems pagal atviros prieigos Creative Common CC BY licenciją, bet kuri straipsnio dalis gali būti pakartotinai naudojama be leidimo, jei originalus straipsnis yra aiškiai cituojamas.
Pagrindiniai dokumentai yra pažangiausi moksliniai tyrimai, turintys didelį potencialą turėti didelį poveikį šioje srityje. Pagrindiniai straipsniai pateikiami gavus individualų mokslinių redaktorių kvietimą arba rekomendaciją ir prieš paskelbiant juos peržiūrimi.
Pagrindinis straipsnis gali būti originalus mokslinis straipsnis, esminis naujas mokslinis tyrimas, dažnai apimantis keletą metodų ar požiūrių, arba išsamus apžvalginis dokumentas su glaustais ir tiksliais naujausios pažangos atnaujinimais šioje srityje, kuriame sistemingai apžvelgiami įdomiausi mokslo pasiekimai. literatūra. Šio tipo popieriuje pateikiama ateities tyrimų krypčių ar galimų pritaikymų perspektyva.
„Editor’s Choice“ straipsniai yra pagrįsti MDPI žurnalų iš viso pasaulio mokslinių redaktorių rekomendacijomis. Redaktoriai atrenka nedidelį skaičių neseniai žurnale paskelbtų straipsnių, kurie, jų nuomone, bus ypač įdomūs autoriams arba svarbūs šioje srityje. Tikslas yra pateikti kai kurių įdomiausių darbų, paskelbtų įvairiose žurnalo tyrimų srityse, vaizdą.
Turinys
Stuburiniams gyvūnams tarpo jungties puskanaliai pirmiausia yra konneksino baltymų homo- arba heteroheksamerai. Bestuburių tarpų jungtis sudaro baltymai iš inneksinų šeimos. Ineksinai neturi reikšmingos sekos homologijos su konneksinais. [8] Nors inneksinų seka skiriasi nuo konneksinų, jie yra pakankamai panašūs į konneksinus, kad būtų galima teigti, jog innekinai sudaro tarpines jungtis. in vivo lygiai taip pat ir connexins. [9] [10] [11] Neseniai apibūdinta paneksinų šeima, [12] kuri iš pradžių buvo manoma, kad sudaro tarpląstelinius kanalus (kurių aminorūgščių seka panaši į inneksinų [13] ), iš tikrųjų veikia kaip viena membrana. kanalas, kuris bendrauja su tarpląsteline aplinka ir, kaip įrodyta, praleidžia kalcį ir ATP. [14]
Tarpų sankryžose tarpląstelinė erdvė yra nuo 2 iki 4 nm [6], o kiekvienos ląstelės membranos vienetiniai jungtys yra išdėstyti vienas su kitu. [15]
Tarpų sankryžos kanalai, suformuoti iš dviejų identiškų puskanalių, vadinami homotipiniais, o tie, kurių puskanaliai skiriasi, yra heterotipiniai. Savo ruožtu vienodos konneksinų sudėties puskanaliai vadinami homomeriniais, o turintys skirtingus jungtis – heteromeriniais. Manoma, kad kanalų sudėtis turi įtakos tarpo sankryžos kanalų funkcijai.
Prieš gerai apibūdinant ineksinus ir paneksinus, genai, koduojantys konneksino tarpo jungties kanalus, buvo suskirstyti į vieną iš trijų grupių, remiantis genų žemėlapiais ir sekos panašumu: A, B ir C (pavyzdžiui, GJA1, GJC1). [16] [17] [18] Tačiau konneksino genai tiesiogiai nekoduoja tarpo jungties kanalų ekspresijos, genai gali gaminti tik tuos baltymus, kurie sudaro tarpo jungties kanalus. Taip pat populiari alternatyvi pavadinimų sistema, pagrįsta šio baltymo molekuline mase (pvz.: connexin43=GJA1, connexin30.3=GJB4).
- DNR į RNR į Connexin baltymą.
- Vienas konneksino baltymas turi keturis transmembraninius domenus
- 6 „Connexins“ sukuria vieną „Connexon“ (puskanalą). Kai skirtingi jungtys susijungia ir sudaro vieną jungtį, tai vadinama heteromeriniu ryšiu
- Du puskanaliai, sujungti per ląstelės membraną, sudaro tarpo jungties kanalą.
Kai du identiški jungtys susijungia ir sudaro tarpo jungties kanalą, tai vadinama homotipiniu GJ kanalu. Kai susijungia vienas homomerinis ir vienas heteromerinis junginys, tai vadinama heterotipinio tarpo sandūros kanalu. Kai susijungia du heteromeriniai jungtys, tai taip pat vadinama heterotipiniu tarpo jungties kanalu. - Keletas tarpo jungties kanalų (šimtai) susijungia į makromolekulinį kompleksą, vadinamą tarpo jungties plokštele.
- Leidžia tiesioginį elektrinį ryšį tarp ląstelių, nors skirtingi konneksino subvienetai gali suteikti skirtingą vieno kanalo laidumą, nuo maždaug 30 pS iki 500 pS.
- Leidžia cheminį ryšį tarp ląstelių, perduodant mažus antruosius pasiuntinius, tokius kaip inozitolio trifosfatas (IP
3 ) ir kalcio (Ca 2+
), [7] nors skirtingi konneksino subvienetai gali suteikti skirtingą selektyvumą tam tikroms mažoms molekulėms. - Paprastai leidžia transmembraniniam judėjimui mažesnėms nei 485 daltonams[20] (1100 daltonų per bestuburių tarpų jungtis) [21] , nors skirtingi konneksino subvienetai gali turėti skirtingą porų dydį ir skirtingą krūvio selektyvumą. Didelės biomolekulės, pavyzdžiui, nukleino rūgštis ir baltymai, negali patekti į citoplazmą tarp ląstelių per tarpo jungties konneksino kanalus.
- Užtikrina, kad molekulės ir srovė, einanti per tarpo sandūrą, nepatektų į tarpląstelinę erdvę.
Iki šiol tarpo jungties baltymui buvo priskirtos penkios skirtingos funkcijos:
- Elektrinis ir metabolinis ryšys tarp ląstelių
- Elektriniai ir metaboliniai mainai puskanaliais
- Naviko slopinimo genai (Cx43, Cx32 ir Cx36)
- Lipni funkcija, nepriklausoma nuo laidžiojo tarpo jungties kanalo (nervų migracija neokortekse)
- Karboksilo galinės dalies vaidmuo signalizacijos citoplazminiuose keliuose (Cx43)
Įvairiuose gyvūnų organuose ir audiniuose, kur ląstelės liečiasi viena su kita, buvo pastebėtos tarpų jungtys. Nuo šeštojo iki aštuntojo dešimtmečio jie buvo aptikti vėžių nervuose, [22] žiurkių kasoje, kepenyse, antinksčių žievėje, prielipyje, dvylikapirštėje žarnoje, raumenyse, [23] dafnijos kepenų aklojoje žarnoje, [24] hidrauliuose raumenyse, [25] beždžionių tinklainėje, [26]. ] triušio ragena, [27] žuvų blastoderma, [28] varlių embrionai, [29] triušio kiaušidės, [30] agreguojančios ląstelės, [31] [32] tarakonų hemocitų kapsulės, [33] triušio oda, [34] viščiukas embrionai, [35] žmogaus Langerhanso sala, [36] auksinės žuvelės ir žiurkėno slėgio jutimo akustiniai-vestibuliniai receptoriai, [37] nėgio ir gaubtagyvio širdis, [38] [39] žiurkių sėkliniai kanalėliai, [40] miometriumas, [41] akis lęšiukas [42] ir galvakojų virškinimo epitelis. [43] Nuo aštuntojo dešimtmečio tarpų jungčių ir toliau buvo beveik visose gyvūnų ląstelėse, kurios liečiasi viena su kita. Dešimtajame dešimtmetyje naujos technologijos, tokios kaip konfokalinė mikroskopija, leido greičiau ištirti didelius audinių plotus. Nuo aštuntojo dešimtmečio net audiniai, kurie tradiciškai buvo laikomi galinčiais turėti izoliuotų ląstelių, tokių kaip kaulai, parodė, kad ląstelės vis dar buvo sujungtos su tarpinėmis jungtimis, nors ir silpnai. [44] Atrodo, kad tarpų jungčių yra visuose gyvūnų organuose ir audiniuose, todėl bus įdomu rasti išimčių, išskyrus ląsteles, kurios paprastai nesiliečia su kaimyninėmis ląstelėmis. Suaugusiųjų skeleto raumenys yra galima išimtis. Galima teigti, kad esant skeleto raumenims, tarpo jungtys gali savavališkai skleisti susitraukimus tarp raumenų sudarančių ląstelių. Bent jau kai kuriais atvejais taip gali nebūti, kaip parodyta kitų tipų raumenyse, kurie turi tarpines jungtis. [45] Nurodymas, kas atsiranda dėl tarpo jungčių sumažėjimo arba nebuvimo, gali būti nurodytas vėžio [46] [47] [48] arba senėjimo proceso analizė. [49]
Galima pastebėti, kad tarpų jungtys veikia paprasčiausiu lygmeniu kaip tiesioginis elektros srovės, mažų molekulių ir jonų kelias iš ląstelės į ląstelę. Šio ryšio valdymas leidžia daryti sudėtingą pasroviui poveikį daugialąsčiams organizmams, kaip aprašyta toliau.
Embriono, organų ir audinių vystymasis Redaguoti
Devintajame dešimtmetyje buvo tiriami subtilesni, bet ne mažiau svarbūs tarpo sankryžos komunikacijos vaidmenys. Buvo nustatyta, kad tarpo jungties ryšys gali būti sutrikdytas, į embrionines ląsteles pridedant anti-connexin antikūnų. [50] [51] Embrionai su užblokuotomis tarpų jungtimis normaliai vystėsi. Mechanizmas, kuriuo antikūnai blokavo tarpo jungtis, buvo neaiškus, tačiau buvo atlikti sistemingi tyrimai, siekiant išsiaiškinti mechanizmą. [52] [53] Patobulinus šiuos tyrimus, paaiškėjo, kad tarpų jungtys buvo pagrindinės ląstelės poliškumo [54] ir kairės/dešinės simetrijos/asimetrijos vystymuisi gyvūnams. [55] [56] Nors signalizacija, kuri lemia kūno organų padėtį, atrodo, priklauso nuo tarpų jungčių, taip pat ir esminis ląstelių diferenciacija vėlesniuose embriono vystymosi etapuose. [57] [58] [59] [60] [61] Taip pat buvo nustatyta, kad tarpų jungtys yra atsakingos už signalų, reikalingų, kad vaistai veiktų, perdavimą [62], ir atvirkščiai, kai kurie vaistai blokuoja tarpų jungties kanalus. [63]
Tarpų sandūros ir „šališkojo efektas“ Redaguoti
Ląstelių mirtis Redaguoti
„Nekalto stebėtojo“ žudymo konotacija taip pat yra tarpininkaujama tarpo sankryžose. Kai ląstelės yra pažeistos dėl ligos ar sužalojimo ir pradeda mirti, pranešimai perduodami į kaimynines ląsteles, sujungtas su mirštančia ląstele tarpų jungtimis. Dėl to gali mirti ir kitaip nepaveiktos sveikos aplinkinių ląstelės. [64] Todėl sergančiose ląstelėse svarbu atsižvelgti į pašalinių asmenų efektą, kuris atvėrė kelią didesniam finansavimui ir mokslinių tyrimų klestėjimui. [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] Vėliau stebėtojo efektas taip pat buvo tiriamas atsižvelgiant į ląsteles, pažeistas radiacijos ar mechaninio sužalojimo ir dėl to žaizdų gijimą. [74] [75] [76] [77] [78] Atrodo, kad liga taip pat turi įtakos tarpų jungčių gebėjimui atlikti savo vaidmenį gydant žaizdas. [79] [80]
Audinių restruktūrizavimas Redaguoti
Nors buvo tendencija sutelkti dėmesį į pašalinių asmenų poveikį ligoms dėl galimų gydymo būdų, yra įrodymų, kad normaliam audinių vystymuisi yra svarbesnis vaidmuo. Tam, kad audinys pasiektų galutinę konfigūraciją, gali prireikti kai kurių ląstelių ir jas supančios matricos mirties, o tarpų jungtys taip pat yra būtinos šiam procesui. [81] [82] Taip pat yra sudėtingesnių tyrimų, kuriuose bandoma sujungti mūsų supratimą apie vienalaikį tarpų jungčių vaidmenį tiek žaizdų gijimui, tiek audinių vystymuisi. [83] [84] [85]
Elektros sujungimo sritys Redaguoti
Tarpų jungtys elektriškai ir chemiškai sujungia ląsteles visame daugumos gyvūnų kūne. Elektrinis sujungimas gali būti gana greitas. Šiame skyriuje esantys audiniai turi gerai žinomas funkcijas, kurias koordinuoja tarpų jungtys su tarpląsteliniu signalizavimu, vykstančiu mikrosekundžių ar trumpesniais laiko tarpais.
Širdies redagavimas
Tarpų jungtys yra ypač svarbios širdies raumenyje: susitraukimo signalas efektyviai perduodamas per tarpo jungtis, todėl širdies raumens ląstelės gali susitraukti vieningai.
Neuronai Redaguoti
Tarpų jungtis, esanti neuronuose, dažnai vadinama elektrine sinapse. Elektrinė sinapsė buvo aptikta naudojant elektrinius matavimus prieš aprašant tarpo jungties struktūrą. Elektrinės sinapsės yra visoje centrinėje nervų sistemoje ir buvo specialiai ištirtos neokortekse, hipokampe, vestibiuliariniame branduolyje, talaminiame tinkliniame branduolyje, locus coeruleus, apatiniame alyvuogių branduolyje, trišakio nervo mezencefaliniame branduolyje, ventralinėje stuburo srityje ir tinklainės srityje. stuburinių gyvūnų nugaros smegenys. [86]
Pastebėta, kad locus coeruleus ir smegenyse tarp Purkinje neuronų ir Bergmanno glijos ląstelių yra silpnas neuronų ir glijos ląstelių ryšys. Atrodo, kad astrocitai yra sujungti tarpo jungtimis tiek su kitais astrocitais, tiek su oligodendrocitais. [87] Be to, mutacijos tarpo jungties genuose Cx43 ir Cx56.6 sukelia baltosios medžiagos degeneraciją, panašią į stebimą Pelizaeus-Merzbacherio liga ir išsėtine skleroze.
Konneksino baltymai, išreikšti neuronų tarpo jungtyse, apima:
su aptikta mažiausiai penkių kitų konneksinų (mCx26, mCx30.2, mCx32, mCx43, mCx47) mRNR, bet be imunocitocheminių įrodymų apie atitinkamą baltymą ultrastruktūriškai apibrėžtose tarpų jungtyse. Atrodo, kad šias mRNR reguliuoja arba sunaikina mikro trukdančios RNR (miRNR), kurios yra specifinės ląstelių tipui ir ląstelių linijai.
Redaguoti tinklainę
Tinklainėje esantys neuronai turi didelį ryšį tiek vieno tipo ląstelių populiacijose, tiek tarp skirtingų ląstelių tipų. [88]
Pavadinimas Redaguoti
Tarpų jungtys buvo taip pavadintos dėl „tarpo“, esančio šiose specialiose dviejų ląstelių sankryžose. [89] Padidėjus perdavimo elektroninio mikroskopo (TEM) raiška, tarpo sandūros struktūras pirmą kartą buvo galima pamatyti ir aprašyti maždaug 1953 m.
Terminas „tarpų jungtis“ pasirodė maždaug po 16 metų, maždaug 1969 m. [90] [91] [92] Panašus siauras reguliarus tarpas nebuvo parodytas kitose tarpląstelinėse jungtyse, kurios tuo metu buvo nufotografuotos naudojant TEM.
Suformuokite funkcijos Redaguoti indikatorių
Gerokai prieš demonstruojant „tarpą“ tarpų jungtyse jie buvo pastebėti kaimyninių nervų ląstelių sandūroje. Gretimų ląstelių membranų artumas tarpo sankryžoje verčia tyrėjus spėti, kad jos vaidina tarpląstelinį ryšį, ypač perduodant elektrinius signalus. [93] [94] [95] Taip pat buvo įrodyta, kad tarpų sandūros yra elektra ištaisančios ir vadinamos elektrine sinapse. [96] [97] Vėliau buvo nustatyta, kad cheminės medžiagos taip pat gali būti pernešamos tarp ląstelių per tarpų jungtis. [98]
Daugumoje ankstyvųjų tyrimų numanoma arba akivaizdu, kad tarpo sankryžos sritis savo struktūra skyrėsi nuo aplinkinių membranų, todėl ji atrodė kitaip. Buvo įrodyta, kad tarpo jungtis sukuria mikroaplinką tarp dviejų ląstelių neląstelinėje erdvėje arba „tarpelyje“. Ši neląstelinės erdvės dalis buvo šiek tiek izoliuota nuo aplinkinės erdvės ir taip pat sujungta su tuo, ką dabar vadiname konneksonų poromis, kurios sudaro dar tvirčiau sandarius tiltelius, kertančius tarpo jungties tarpą tarp dviejų ląstelių. Žiūrint membranos plokštumoje taikant užšalimo lūžių metodus, galimas didesnės skiriamosios gebos jungčių pasiskirstymas tarpo jungties plokštelėje. [99]
Kai kuriose sankryžose pastebimos salos be Connexin. Stebėjimas iš esmės buvo be paaiškinimo, kol Peracchia, naudodama TEM plonas dalis, neparodė pūslelių, sistemingai susietų su tarpo jungties plokštelėmis. [100] Peračijos tyrimas tikriausiai taip pat buvo pirmasis tyrimas, kuriame buvo aprašytos suporuotos jungčių struktūros, kurias jis pavadino paprasčiausiai „globule“. Tyrimai, rodantys pūsleles, susijusias su tarpų jungtimis, ir siūlantys, kad pūslelių turinys gali judėti per jungties plokšteles tarp dviejų ląstelių, buvo reti, nes dauguma tyrimų buvo sutelkti į jungtis, o ne į pūsleles. Vėlesnis tyrimas, naudojant mikroskopijos metodų derinį, patvirtino ankstyvus įrodymus apie galimą tarpląstelinių pūslelių pernešimo tarpų jungčių funkciją. Pūslelių pernešimo sritys buvo susietos su konneksino neturinčiomis salomis tarpo jungties plokštelėse. [101]
Elektrinės ir cheminės nervų sinapsės Redaguoti
Dėl plačiai paplitusių tarpų jungčių kitose ląstelėse nei nervinės ląstelės, terminas tarpo jungtis buvo vartojamas plačiau nei tokie terminai kaip elektrinė sinapsė ar ryšys. Kitas nervinių ląstelių ir tarpo jungčių santykio aspektas buvo atskleistas tiriant cheminių sinapsių susidarymą ir tarpo jungties buvimą. Stebint nervų vystymąsi dėlėse, kurių tarpo jungties išraiška slopinama, buvo įrodyta, kad dvikryptė tarpo jungtis (elektrinė nervų sinapsė) turi susidaryti tarp dviejų ląstelių, kad jos galėtų augti ir sudarytų vienakryptę „cheminę nervų sinapsę“. [102] Cheminė nervų sinapsė yra sinapsė, kuri dažniausiai sutrumpinama iki dviprasmiškesnio termino „nervų sinapsė“.
Sudėtis Redaguoti
„Connexins“ redaguoti
Išvalius [103] [104] tarpląstelinio tarpo jungties plokšteles, praturtintas kanalą formuojančiu baltymu (konneksinu), paaiškėjo, kad rentgeno spindulių difrakcijoje baltymas sudaro šešiakampes matricas. Dabar tapo įmanoma sistemingai tirti ir nustatyti vyraujančio tarpo jungties baltymą [105]. Patobulinti ultrastruktūriniai TEM tyrimai [106] [107] parodė, kad baltymai buvo papildomi abiejose ląstelėse, dalyvaujančiose tarpo jungties plokštelėje. Tarpo jungties plokštelė yra santykinai didelis membranos plotas, stebimas plonoje TEM pjūvyje ir užšalimo lūžis (FF), užpildytas transmembraniniais baltymais abiejuose audiniuose ir švelniau apdorotuose tarpo jungties preparatuose. Turint akivaizdų vieno baltymo gebėjimą sudaryti tarpląstelinį ryšį, pastebėtą tarpo jungtyse [108], terminas tarpo jungtis buvo linkęs tapti surinktų jungčių grupės sinonimu, nors tai nebuvo parodyta in vivo. Biocheminė įvairių audinių izoliatų, kuriuose gausu tarpų, analizė parodė konneksinų šeimą. [109] [110] [111]
Jau nurodytų izoliuotų tarpų jungčių ultrastruktūra ir biochemija parodė, kad jungtys pirmiausia grupuojamos tarpo jungties plokštelėse arba domenuose, o jungtys buvo geriausiai apibūdinama sudedamoji dalis. Pastebėta, kad baltymų suskirstymas į matricas su tarpo jungties plokštele gali būti reikšmingas. [29] [112] Tikėtina, kad šis ankstyvas darbas jau atspindėjo ne tik jungčių buvimą tarpų sandūrose. Sujungus atsirandančius užšalimo lūžių laukus, kad būtų galima pamatyti membranų vidų, ir imunocitochemiją, skirtą ląstelių komponentų žymėjimui (užšalimo lūžio replikos imuninis žymėjimas arba FRIL ir plonos pjūvio imuninis ženklinimas), parodė, kad tarpo jungties plokštelėse in vivo buvo konneksino baltymo. [113] [114] Vėlesni tyrimai, naudojant didesnių audinių plotų imunofluorescencinę mikroskopiją, išaiškino ankstesnių rezultatų įvairovę. Buvo patvirtinta, kad tarpo jungties plokštelių sudėtis yra kintama, jose gyvena jungčių ir ne jungčių baltymai, taip pat todėl, kad šiuolaikiniai terminai „tarpo jungtis“ ir „tarpo jungties plokštelė“ yra nekeičiami. [115] Kitaip tariant, dažniausiai vartojamas terminas „tarpo jungtis“ visada reiškia struktūrą, kurioje yra jungčių, o tarpo jungties plokštelėje taip pat gali būti kitų struktūrinių ypatybių, kurios ją apibrėžia.
"Apnaša" arba "formavimo plokštelė" Redaguoti
Ankstesniuose „tarpų sandūrų“ ir „jungčių“ aprašymuose jie nebuvo vadinami, o buvo vartojama daug kitų terminų. Tikėtina, kad „sinapsiniai diskai“ [116] buvo tiksli nuoroda į tarpų jungties plokšteles. Nors išsami konneksono struktūra ir funkcija tuo metu buvo aprašyta ribotai, bendroji „disko“ struktūra buvo gana didelė ir lengvai matoma įvairiais TEM metodais. Diskai leido tyrėjams, naudojantiems TEM, lengvai rasti diske esančius jungtis, pavyzdžiui, pleistrus in vivo ir in vitro. Atrodė, kad disko arba „plokštelės“ struktūrinės savybės skyrėsi nuo tų, kurias suteikia vien jungtys. [25] Buvo manoma, kad jei membranos plotas plokštelėje perduoda signalą, membranos plotas turės būti tam tikru būdu užsandarintas, kad būtų išvengta nutekėjimo. [117] Vėlesni tyrimai parodė, kad tarpo jungties plokštelėse yra ne jungčių baltymų, todėl šiuolaikiniai terminai „tarpo jungties plokštelė“ ir „tarpo jungties plokštelė“ yra nekeičiami, nes tarpo jungties plokštelės plote gali būti kitų baltymų nei jungiasi. . [115] [118] Kaip konneksinai ne visada užima visą plokštelės plotą, kiti literatūroje aprašyti komponentai gali būti tik ilgalaikiai arba trumpalaikiai. [119]
Tyrimai, leidžiantys matyti tarpo jungčių membranos plokštumą formavimosi metu, parodė, kad „formavimosi plokštelė“ susidarė tarp dviejų ląstelių prieš jungiant jungiamąsias dalis. TEM FF stebint juose nebuvo dalelių, o tai rodo, kad transmembraniniai baltymai yra labai maži arba jų visai nėra. greičiausiai esama. Mažai žinoma apie tai, kokios struktūros sudaro formavimosi plokštelę arba kaip keičiasi formavimosi plokštelės struktūra, kai jungtys ir kiti komponentai juda arba išeina. Viename iš ankstesnių mažų tarpų sandūrų susidarymo tyrimų aprašomos dalelių eilės ir be dalelių aureolės. [120] Esant didesniems tarpų sandūroms, jos buvo apibūdinamos kaip formavimosi plokštelės, į kurias juda jungtys. Manoma, kad kietųjų dalelių tarpų jungtys susidaro praėjus 4–6 valandoms po to, kai atsirado formavimosi plokštelės. [121] Aiškėja, kaip konneksinai gali būti pernešami į plokšteles naudojant tubuliną. [54] [122]
Ankstyviesiems tyrinėtojams buvo sunku išanalizuoti klasikinės tarpo jungties plokštelės formavimosi plokštelę ir nesusijusią dalį. Atrodo, kad TEM FF ir plonoje dalyje yra lipidų membranos domenas, kuris kažkaip gali sudaryti palyginti tvirtą barjerą kitiems lipidams ir baltymams. Buvo netiesioginių įrodymų, kad tam tikri lipidai pirmiausia yra susiję su plokštelių susidarymu, tačiau tai negali būti laikoma galutiniu. [123] [124] Sunku įsivaizduoti membranos suskaidymą, kad būtų galima analizuoti membranos apnašas, nepažeidžiant jų sudėties. Tiriant membranose vis dar esančius konneksinus, buvo ištirti su konneksinais susiję lipidai. [125] Nustatyta, kad specifiniai konnekinai dažniausiai asocijuojasi su konkrečiais fosfolipidais. Kadangi formavimosi plokštelės yra prieš jungtis, šie rezultatai vis dar nesuteikia tikrumo dėl to, kas yra unikali pačių plokštelių sudėtyje. Kiti radiniai rodo, kad connexins asocijuojasi su baltyminiais karkasais, naudojamais kitoje sankryžoje, zonula occludens ZO1. [126] Nors tai padeda mums suprasti, kaip konneksinai gali būti perkelti į tarpo jungties formavimo plokštelę, pačios plokštelės sudėtis vis dar yra šiek tiek eskizinė. Naudojant TEM FRIL, daroma tam tikra pažanga kuriant tarpo jungties plokštelės sudėtį in vivo. [119] [126]
FETCH: Platforma, skirta didelio našumo kiekybiniam tarpo sankryžos puskanalio prijungimo kiekiui nustatyti
Tarpų jungtys yra membraną apimantys kanalai, jungiantys uždėtų ląstelių citoplazmą, leidžiančią mažoms molekulėms ir jonams praeiti. Juos sudaro connexin (Cx) baltymų šeima, kuri kiekvienoje ląstelėje ir doke susirenka į heksamerinius puskanalius, kad tarp dviejų ląstelių susidarytų tarpai jungiamieji kanalai. Nepaisant įvairių Cx izoformų svarbos žmogaus fiziologijai ir ligoms, turimos priemonės, skirtos jų sąveikai, pvz., puskanalio suderinamumui, prijungimui ir pralaidumui, tikrinti ir atskirti. Čia mes sukūrėme FETCH (flow e nabled t racking of c onnexosomes in H EK ląstelės) – metodą, kuris naudoja žiedinių tarpų jungčių (konneksosomų) generavimą kaip puskanalio suderinamumo tarpląstelinio prijungimo rodiklius. Pirma, parodome, kad fluorescencinės konneksosomos sukuria ląstelių fenotipą, kurį galima aptikti srauto citometrijos analize. Tada parodome, kad FETCH identifikuoja homotipinį ir heterotipinį daugelio vienos izoformos jungties puskanalių prijungimą. Galiausiai parodome, kad FETCH užfiksuoja su liga susijusių konneksino baltymų mutacijų įtaką tarpo jungties formavimuisi. Taigi, mes sukuriame naują srauto citometrijos metodą, kuris yra pritaikytas didelio našumo tarpo sankryžos puskanalio prijungimo klasifikacijai.
13.14: Gap Junctions – biologija
Gap junction (GJ) baltymai yra esminiai ląstelių ir ląstelių komunikacijos tarpininkai embriogenezės, audinių regeneracijos ir ligų metu. GJ baltymai sudaro plazmos membranos kanalus, kurie palengvina mažų molekulių prasiskverbimą per ląsteles ir moduliuoja signalizacijos kelius bei ląstelių elgesį skirtinguose audiniuose. Šios savybės buvo išsaugotos evoliucijos metu, o daugumoje bestuburių GJ baltymai yra žinomi kaip innekinai. Nepaisant jų kritinės reikšmės fiziologijai ir ligoms, mechanizmai, kuriais GJ baltymai moduliuoja ląstelių elgesį, yra menkai suprantami. Šioje apžvalgoje apibendrinamos naujausio darbo išvados, kuriose planarinės plokščiosios kirmėlės naudojamos kaip paradigma analizuoti GJ baltymus viso organizmo sudėtingumui. Planarinis modelis leidžia pasiekti didelį suaugusiųjų somatinių kamieninių ląstelių (žinomų kaip neoblastų) telkinį, kuris palaiko fiziologinę ląstelių apykaitą ir audinių regeneraciją. Inneksino baltymai yra planarijose ir atlieka pagrindinį vaidmenį kontroliuojant neoblastų elgesį. Aptariame galimybę, kad GJ baltymai dalyvauja kaip ląstelių jutikliai, informuojantys neoblastus apie vietinius ir sisteminius fiziologinius poreikius. Manome, kad funkcinės GJ baltymų analizės suteiks papildomos perspektyvos tyrimams, kuriuose pagrindinis dėmesys skiriamas laikinajai genų ekspresijai. Galiausiai, funkcinių tyrimų integravimas kartu su molekuline genetika ir epigenetiniais metodais išplėstų mūsų supratimą apie ląstelių reguliavimą. in vivo ir labai padidins galimybes racionaliai moduliuoti kamieninių ląstelių elgesį jų natūralioje aplinkoje. Šis straipsnis yra specialaus numerio, pavadinto: Ryšio jungtys, vaidmenys ir disfunkcijos, dalis.
Pabrėžia
► Mes naudojame planarijas, kad suprastume tarpo jungties tarpininkaujamą kamieninių ląstelių reguliavimą. ► Specifinis innekino baltymas reguliuoja kamieninių ląstelių dauginimąsi ir atsaką į sužalojimą. ► Tarpų sandūra ir nerviniai signalai kontroliuoja A/P ašies nustatymą. ► Tarpo jungties baltymai tarpininkauja trumpo ir ilgo nuotolio signalams, kurie kontroliuoja SC elgesį.
1 atsakymas 1
Tai įdomus klausimas. Skaitant šiuos du straipsnius, kurių nuoroda yra žemiau, labai atrodo, kad jungtys apsiverčia ir degraduoja kanalui daugiau ar mažiau pasiliekant toje pačioje vietoje (paveikslėlis paimtas iš pirmojo popieriaus, bet antrasis panašus):
Po to konnekinai yra sintetinami, o po to patenka į ER, o po to į Golgi, kad būtų galima tinkamai subręsti baltymus ir oligomerizuoti į puskanalius (netinkamai susisukę baltymai yra veikiami proteasomų skaidymosi). Tada jie eksportuojami iš trans-Golgi mažomis pūslelėmis į ląstelės membraną, pernešami į sarkolemą, kur sudaro pilnus tarpo jungties kanalus su puskanaliais iš kitos ląstelės. Pavieniai kanalai agreguojasi į tarpo jungties plokšteles.
Konnekinai skaidomi proteasomoje ir lizosomoje. Aptariama, kad čia svarbų vaidmenį vaidina posttransliacinės modifikacijos, tokios kaip fosforilinimas ir ubikvitinacija.
Atrodo, kad degradacija vyksta susidariusiuose kanaluose. Tai buvo išbandyta dviem būdais: Kai naujų baltymų eksportas į membraną yra slopinamas, laikui bėgant prarandami membranos jungtys ir jungtys. Jei proteasoma yra slopinama, jų skaičius auga. Ir kai abu būdai yra slopinami (eksportas ir degradacija), skaičius yra maždaug pastovus. Daugiau informacijos rasite 3 straipsnyje. Tai rodo, kad jungčių formavimosi ir jungčių degradavimo procesas yra nuolatinis, o ląstelės, kurios sudaro sandūrą viena su kita, lieka toje pačioje vietoje.
Tarpląstelinės jungtys
Ląstelės taip pat gali bendrauti viena su kita per tiesioginį kontaktą, vadinamą tarpląstelinėmis jungtimis. Yra keletas skirtumų, kaip tai daro augalų ir gyvūnų ląstelės. Plazmodesmos yra augalų ląstelių jungtys, o gyvūnų ląstelių kontaktai apima sandarias jungtis, tarpų jungtis ir desmosomas.
Plazmodesmata
Apskritai, ilgi kaimyninių augalų ląstelių plazminių membranų ruožai negali liesti vienas kito, nes juos skiria ląstelės sienelė, supanti kiekvieną ląstelę. Kaip tada augalas gali perkelti vandenį ir kitas dirvožemio maistines medžiagas iš savo šaknų, per stiebus ir į lapus? Tokiam transportavimui pirmiausia naudojami kraujagyslių audiniai (ksilemas ir floemas). Taip pat yra struktūrinių modifikacijų, vadinamų plazmodesma (singular = plazmodesma), daugybė kanalų, kurie praeina tarp gretimų augalų ląstelių sienelių, sujungia jų citoplazmą ir leidžia transportuoti medžiagas iš ląstelės į ląstelę, taigi ir visame augale (2 pav.).
2 pav. Plazmodezma yra kanalas tarp dviejų gretimų augalų ląstelių sienelių. Plazmodesmos leidžia medžiagoms pereiti iš vienos augalo ląstelės citoplazmos į gretimos ląstelės citoplazmą.
Įtemptos sankryžos
A sandari sankryža yra vandeniui nepralaidus sandariklis tarp dviejų gretimų gyvūnų ląstelių (3 pav.). Ląstelės yra tvirtai laikomos viena su kita baltymais (daugiausia du baltymai, vadinami klaudinais ir okliudinais).
3 pav. Tvirtos jungtys sudaro vandeniui nelaidžias jungtis tarp gretimų gyvūnų ląstelių. Baltymai sukuria tvirtą jungties sukibimą. (kreditas: Marianos Ruiz Villareal darbo modifikacija)
Šis tvirtas sukibimas neleidžia medžiagoms nutekėti tarp ląstelių. Įtemptos jungtys paprastai randamos epitelio audiniuose, kurie iškloja vidinius organus ir ertmes ir apima didžiąją dalį odos. Pavyzdžiui, sandarios epitelio ląstelių jungtys, dengiančios šlapimo pūslę, neleidžia šlapimui nutekėti į tarpląstelinę erdvę.
Desmosomos
Taip pat yra tik gyvūnų ląstelėse desmosomos, kurios veikia kaip taškinės siūlės tarp gretimų epitelio ląstelių (4 pav.). Plazmos membranoje esantys trumpi baltymai, vadinami kadherinais, jungiasi prie tarpinių gijų, kad sukurtų desmosomas. Kadherinai sujungia dvi gretimas ląsteles ir palaiko ląsteles lakštinio pavidalo organuose ir audiniuose, kurie tempiasi, pavyzdžiui, odoje, širdyje ir raumenyse.
4 pav. Desmosoma sudaro labai stiprią taškinę siūlę tarp ląstelių. Jį sukuria kadherinų ir tarpinių gijų jungtis. (kreditas: Marianos Ruiz Villareal darbo modifikacija)
Gap Junctions
Tarpų sandūros gyvūnų ląstelėse yra kaip plazmodesmata augalų ląstelėse, nes jie yra kanalai tarp gretimų ląstelių, kurie leidžia transportuoti jonus, maistines medžiagas ir kitas medžiagas, kurios leidžia ląstelėms bendrauti (5 pav.). Tačiau struktūriškai tarpų jungtys ir plazmodesmata skiriasi.
5 pav. Tarpo jungtis – tai baltymais išklotos poros, leidžiančios vandeniui ir mažoms molekulėms prasiskverbti tarp gretimų gyvūnų ląstelių. (kreditas: Marianos Ruiz Villareal darbo modifikacija)
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.