タイトジャンクションと細胞境界

タイトジャンクションは、上皮細胞間結合の最も頂端側に位置し、側方細胞境界の頂部近くで隣接する細胞膜の外側小葉を融合させる帯状の密着を形成します。これらは頂端側と基底外側細胞表面の境界を画定し、細胞間を通過できる物質を調節するため、選択的な上皮および内皮バリアの構造的基盤となります。

Definition

タイトジャンクション（zonula occludens）は、隣接する細胞の膜貫通タンパク質が連続的で吻合する密着鎖のネットワークを形成し、傍細胞空間を通る溶質の拡散を制限し、頂端側膜ドメインを基底外側膜ドメインから分離する閉鎖性細胞間結合です。

Scope

このトピックでは、閉鎖結合としてのタイトジャンクションの構造、その2つの主要な機能（傍細胞バリアと頂端側-基底外側フェンス）、それらを構築する主要なタンパク質ファミリー（クローディン、オクルディン、ゾヌラオクルデンス足場タンパク質）、および上皮と内皮における細胞境界の画定におけるその役割について扱います。これは参照および教育目的のエントリーであり、臨床的ガイダンスではありません。

Key concepts

• 閉鎖結合 / ゾヌラオクルデンス
• 傍細胞バリア
• 頂端側-基底外側フェンス機能
• クローディン
• オクルディン
• ゾヌラオクルデンス（ZO）足場タンパク質
• 選択的傍細胞透過性
• 血液脳関門および血液組織関門

Mechanisms

タイトジャンクションは、主にクローディンとオクルディンという膜貫通タンパク質の列から構築されており、これらのタンパク質の細胞外ループが隣接する細胞から出会って連続的な密着鎖を形成します。細胞質ゾヌラオクルデンス（ZO）足場タンパク質は、これらの鎖をアクチン細胞骨格に連結します。結果として生じる密着は2つの機能を果たします。1つは、細胞間の空間を通るイオンや分子の移動を制限するバリア機能であり、もう1つは、膜タンパク質や脂質が頂端側ドメインと基底外側ドメインの間で拡散するのを防ぎ、それによって細胞の極性を維持するフェンス機能です。このバリアは絶対的なものではなく、選択的に透過性があり、クローディンの組成によって通過するイオンが調整されます。血液脳関門におけるクローディン-5で示されているように、特定のクローディンの欠損は、サイズ選択的な方法で密着を緩めます。

Clinical relevance

タイトジャンクションは、腸管バリアや血液脳関門を含む上皮および内皮のバリア特性の根底にあり、その構造と調節は、組織がその環境をどのように区画化するかを理解する上で中心的な役割を果たします。このエントリーは参照のためのメカニズムを記述しており、診断や治療に関する推奨事項を提供するものではありません。

History

タイトジャンクションは、FarquharとPalade（1963）によって、上皮細胞間結合複合体の最も頂端側の要素として初めて解明されました。分子生物学の時代は、膜貫通タンパク質であるオクルディン、次いでクローディンファミリーが同定されたことから始まり、これによりタイトジャンクションは明確なタンパク質集合体として再定義されました。その後、Nittaら（2003）によるクローディン-5の研究などのクローディンノックアウト研究により、個々のタンパク質と特定のバリア特性との関連が示されました。

Key figures

• Mikio Furuse
• Shoichiro Tsukita
• James Anderson
• Marilyn Farquhar
• George Palade

Seminal works

• farquhar-palade-1963
• anderson-vanitallie-2009
• furuse-2010

Frequently asked questions

タイトジャンクションは何をしますか？

隣接する上皮細胞または内皮細胞間の空間を密閉して、分子の傍細胞通過を制御し、頂端側と基底外側膜成分を分離するフェンスとして機能し、細胞の極性を維持します。

タイトジャンクションを形成するタンパク質は何ですか？

密着鎖は主にクローディンとオクルディンから構築されており、これらは細胞内でゾヌラオクルデンス（ZO）足場タンパク質に連結され、この足場タンパク質がジャンクションをアクチン細胞骨格に接続します。