ギャップ結合と細胞間コミュニケーション
ギャップ結合は、チャネルのクラスターを介して隣接する細胞の細胞質を接続するコミュニケーション結合であり、イオンや小分子が一方の細胞から次の細胞へと直接通過することを可能にします。これらは電気的および代謝的カップリングの経路を提供し、心筋、平滑筋、および多くの上皮などの組織における細胞の活動を同期させます。
Definition
ギャップ結合は、隣接する細胞の膜にある対になったヘミチャネル（コネクソン）によって形成されるコミュニケーション細胞結合であり、各コネクソンはコネキシンタンパク質から組み立てられ、これらが一緒になって約1キロダルトン以下のイオンと小分子の直接的な細胞質交換を可能にする水性チャネルを形成します。
Scope
このトピックでは、コネキシンから構築されるチャネルとしてのギャップ結合の構造、それらが通過を許可する分子の種類、電気的および代謝的細胞間コミュニケーションにおけるそれらの役割、およびチャネルゲーティングの調節について扱います。これは参照および教育目的のエントリーとして扱われ、臨床的ガイダンスではありません。
Key concepts
- コミュニケーション結合
- コネキシンタンパク質
- コネクソン（ヘミチャネル）
- 直接的な細胞質カップリング
- 電気的カップリング
- 代謝的カップリング
- チャネルゲーティングと調節
- 細胞内カルシウム波
Mechanisms
各ギャップ結合チャネルは、2つのコネクソン（各細胞から1つずつ提供される）のドッキングによって形成され、各コネクソンは中心の孔を取り囲む6つのコネキシンサブユニットの環です。このような多くのチャネルがクラスターを形成すると、それらは対向する膜間の狭いギャップを橋渡しするプラークを形成します。この孔は、約1キロダルトンまでのイオンおよび小さな水溶性分子（電流を運ぶイオンや、カルシウムやイノシトール三リン酸などのセカンドメッセンジャーを含む）を通過させるため、結合した細胞は電気信号と代謝産物の両方を共有します。チャネルの透過性は一定ではなく、ゲーティングは細胞内カルシウム濃度、pH、コネキシンリン酸化などの要因によって調節され、細胞がコミュニケーションを開閉することを可能にします。このカップリングは、組織全体にわたる細胞内カルシウム波の伝播を含む、協調的な行動をサポートします。
Clinical relevance
ギャップ結合カップリングは、心臓における電気的興奮の伝播や分泌細胞および収縮細胞の同期といった協調機能の根底にあるため、コネキシン生物学は生理学および病理学において広く研究されています。このエントリーは参照および教育のためのメカニズムを記述するものであり、診断や治療の根拠となるものではありません。
History
コミュニケーション結合は、FarquharとPalade（1963）によって区別された要素の一つとして認識され、後にフリーズフラクチャー法および生理学的研究によって直接的な細胞間カップリングの部位として解明されました。コネキシン遺伝子ファミリーの同定により、チャネルの分子組成が確立され、そのゲーティングと透過性が詳細に分析できるようになりました。
Key figures
- Daniel Goodenough
- David Paul
- Werner Loewenstein
- Juan Saez
Related topics
Seminal works
- farquhar-palade-1963
- goodenough-paul-2009
- saez-2003
Frequently asked questions
- ギャップ結合を通過するものは何ですか？
- 約1キロダルトンまでのイオンおよび小さな水溶性分子（電流を運ぶイオンや、カルシウムやイノシトール三リン酸などのセカンドメッセンジャーを含む）は、結合した細胞間で直接移動できます。
- ギャップ結合は何でできていますか？
- それらはコネキシンタンパク質から構築されています。6つのコネキシンが1つの細胞にヘミチャネル（コネクソン）を形成し、隣接する細胞からの2つのコネクソンが端と端でドッキングして、2つの細胞質間に連続したチャネルを形成します。