Zellverbindungen und Zelladhäsion
Zellverbindungen und Zelladhäsion sind die molekularen Strukturen und Interaktionen, die Zellen miteinander und mit der extrazellulären Matrix verbinden und einzelne Zellen zu kohärenten Geweben organisieren. Sie dichten Epithelschichten gegen Leckagen ab, verankern Zellen mechanisch und bieten direkte Kanäle für die Zell-zu-Zell-Kommunikation, wodurch sie grundlegend für den Aufbau und die Aufrechterhaltung multizellulärer Gewebe sind.
Definition
Zelladhäsion ist die Bindung einer Zelle an eine andere Zelle oder an die extrazelluläre Matrix durch spezialisierte Membranproteine; Zellverbindungen sind die organisierten Multiproteinstrukturen, klassifiziert als Okkludens-, Anker- oder Kommunikations-Kontakte, durch die Adhäsion und interzelluläre Kontinuität erreicht werden.
Scope
Dieser Bereich führt den Leser in die Hauptklassen interzellulärer Verbindungen und Adhäsionssysteme ein: Tight Junctions (Okkludens-Kontakte), die selektive Barrieren bilden, Ankerverbindungen (Adhärenz-Kontakte und Desmosomen), die mechanische Last tragen, Gap Junctions (Kommunikations-Kontakte), die eine direkte zytoplasmatische Kommunikation ermöglichen, und die Familien der Zelladhäsionsmoleküle (Cadherine, Integrine, Selektine und Immunglobulin-Superfamilie-CAMs), die die Adhäsion vermitteln. Es wird als Referenzthema in der Zellbiologie und Histologie behandelt, nicht als klinische Leitlinie.
Sub-topics
Key concepts
- Okkludens-Kontakte (Tight Junctions)
- Ankerverbindungen (Adhärenz-Kontakte, Desmosomen, Hemidesmosomen)
- Kommunikations-Kontakte (Gap Junctions)
- Zelladhäsionsmoleküle (Cadherine, Integrine, Selektine, Ig-Superfamilie-CAMs)
- Junktionaler Komplex von Epithelien
- Zytoskelett-Verankerung und die extrazelluläre Matrix
- Epitheliale Barriere und Gewebearchitektur
Mechanisms
Zellen haften über transmembranäre Adhäsionsproteine, deren extrazelluläre Domänen Partner an benachbarten Zellen oder in der Matrix binden, während ihre zytoplasmatischen Domänen über Adapterproteine mit dem Zytoskelett verbunden sind. Verschiedene Verbindungstypen spezialisieren dieses Schema: Tight Junctions dichten den parazellulären Raum ab; Adhärenz-Kontakte und Desmosomen koppeln Cadherin-basierte Adhäsion an Aktin- bzw. Intermediärfilamente; und Gap Junctions bilden Kanäle aus gepaarten Connexin-Hemikanälen, die den Durchtritt von Ionen und kleinen Molekülen ermöglichen. Farquhar und Palades klassische ultrastrukturelle Beschreibung des epithelialen Junktionalen Komplexes etablierte die räumliche Organisation dieser Elemente entlang der lateralen Zellmembran, und die Assemblierung und der Turnover von Verbindungen werden heute als dynamische, regulierte Prozesse verstanden.
Clinical relevance
Die Integrität von Zellverbindungen und Zelladhäsion ist die Grundlage der epithelialen Barrierefunktion, des Gewebezusammenhalts und der interzellulären Signalübertragung, und die Störung dieser Systeme ist ein wiederkehrendes Thema in Krankheitsmechanismen, die in der Pathologie untersucht werden. Dieser Eintrag beschreibt Struktur und Funktion zu Referenz- und Bildungszwecken; er ist keine Grundlage für Diagnose oder Behandlung.
History
Das systematische Verständnis von Zellverbindungen entwickelte sich aus der Elektronenmikroskopie Mitte des 20. Jahrhunderts, als Farquhar und Palade (1963) die Tight Junction, die Intermediär- (Adhärenz-) Junction und das Desmosom als Komponenten des epithelialen Junktionalen Komplexes unterschieden. Spätere molekulare Arbeiten identifizierten die Proteinfamilien, die für jeden Verbindungstyp verantwortlich sind, und definierten Adhäsion als die molekulare Grundlage der Gewebearchitektur und Morphogenese neu.
Key figures
- Marilyn Farquhar
- George Palade
- Barry Gumbiner
- Kathleen Green
Related topics
Seminal works
- farquhar-palade-1963
- green-2009
- gumbiner-1996
Frequently asked questions
- Was sind die Haupttypen von Zellverbindungen?
- Sie werden in der Regel in Okkludens-Kontakte (Tight Junctions), die Zellschichten abdichten, Ankerverbindungen (Adhärenz-Kontakte und Desmosomen), die eine mechanische Befestigung bieten, und Kommunikations-Kontakte (Gap Junctions), die das Zytoplasma benachbarter Zellen verbinden, eingeteilt.
- Wie unterscheidet sich Zelladhäsion von einer Zellverbindung?
- Zelladhäsion bezieht sich im weiteren Sinne auf die Bindung von Zellen aneinander oder an die Matrix über Adhäsionsmoleküle, während eine Zellverbindung die organisierte Multiproteinstruktur ist, durch die eine solche Adhäsion und interzelluläre Kontinuität erreicht wird.