Щелевые контакты и межклеточная коммуникация

Щелевые контакты — это коммуникационные соединения, которые связывают цитоплазму соседних клеток через кластеры каналов, позволяя ионам и малым молекулам напрямую переходить из одной клетки в другую. Они обеспечивают путь для электрической и метаболической связи, синхронизируя активность клеток в таких тканях, как сердечная мышца, гладкая мускулатура и многие эпителии.

Definition

Щелевой контакт — это коммуникационное клеточное соединение, образованное парными полуканалами (коннексонами) в мембранах соседних клеток, каждый коннексон собран из белков коннексинов, которые вместе создают водный канал, позволяющий прямой цитоплазматический обмен ионами и малыми молекулами массой примерно до одного килодальтона.

Scope

Эта тема охватывает структуру щелевых контактов как каналов, построенных из коннексинов, типы молекул, которые они пропускают, их роль в электрической и метаболической межклеточной коммуникации, а также регуляцию открывания/закрывания каналов. Она рассматривается как справочная и образовательная запись, а не как клиническое руководство.

Key concepts

• Коммуникационный контакт
• Белки коннексины
• Коннексон (полуканал)
• Прямая цитоплазматическая связь
• Электрическая связь
• Метаболическая связь
• Открывание/закрывание и регуляция канала
• Межклеточные кальциевые волны

Mechanisms

Каждый канал щелевого контакта образуется путем стыковки двух коннексонов, по одному от каждой клетки, и каждый коннексон представляет собой кольцо из шести субъединиц коннексина, окружающих центральную пору. Там, где множество таких каналов кластеризуются, они образуют бляшку, которая перекрывает узкий зазор между соприкасающимися мембранами. Пора пропускает ионы и малые водорастворимые молекулы массой до одного килодальтона — включая ионы, несущие электрический ток, и вторичные мессенджеры, такие как кальций и инозитолтрифосфат, — поэтому связанные клетки обмениваются как электрическими сигналами, так и метаболитами. Проницаемость канала не является постоянной: открывание/закрывание регулируется такими факторами, как внутриклеточная концентрация кальция, pH и фосфорилирование коннексина, что позволяет клеткам открывать или закрывать связь. Эта связь поддерживает скоординированное поведение, включая распространение межклеточных кальциевых волн по тканям.

Clinical relevance

Связь через щелевые контакты лежит в основе скоординированных функций, таких как распространение электрического возбуждения в сердце и синхронизация секреторных и сократительных клеток, поэтому биология коннексинов широко изучается в физиологии и патологии. Эта запись описывает механизм для справки и образования и не является основанием для диагностики или лечения.

History

Коммуникационный контакт был признан среди элементов, выделенных Фаркуаром и Паладе (Farquhar and Palade, 1963), и позднее был разрешен с помощью метода замораживания-скалывания и физиологических исследований как место прямой межклеточной связи. Идентификация семейства генов коннексинов установила молекулярный состав каналов и позволила детально проанализировать их открывание/закрывание и проницаемость.

Key figures

• Daniel Goodenough
• David Paul
• Werner Loewenstein
• Juan Saez

Seminal works

• farquhar-palade-1963
• goodenough-paul-2009
• saez-2003

Frequently asked questions

Что проходит через щелевой контакт?

Ионы и малые водорастворимые молекулы массой примерно до одного килодальтона, включая ионы, несущие ток, и вторичные мессенджеры, такие как кальций и инозитолтрифосфат, могут напрямую перемещаться между связанными клетками.

Из чего состоят щелевые контакты?

Они построены из белков коннексинов; шесть коннексинов образуют полуканал (коннексон) в одной клетке, и два коннексона из соседних клеток стыкуются конец в конец, чтобы создать непрерывный канал между двумя цитоплазмами.