จุดเชื่อมต่อและการยึดเกาะของเซลล์
จุดเชื่อมต่อและการยึดเกาะของเซลล์คือโครงสร้างโมเลกุลและปฏิกิริยาที่เชื่อมเซลล์เข้าด้วยกันและกับเมทริกซ์นอกเซลล์ ซึ่งจัดระเบียบเซลล์เดี่ยวให้เป็นเนื้อเยื่อที่สอดคล้องกัน โดยจะผนึกแผ่นเยื่อบุผิวเพื่อป้องกันการรั่วไหล ยึดเซลล์ทางกลไก และจัดหาช่องทางโดยตรงสำหรับการสื่อสารระหว่างเซลล์ ทำให้เป็นรากฐานสำคัญในการสร้างและบำรุงรักษาเนื้อเยื่อหลายเซลล์
Definition
การยึดเกาะของเซลล์คือการจับกันของเซลล์กับเซลล์อื่นหรือกับเมทริกซ์นอกเซลล์ผ่านโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ที่จำเพาะ; จุดเชื่อมต่อของเซลล์คือโครงสร้างหลายโปรตีนที่มีการจัดระเบียบ ซึ่งจำแนกเป็นแบบปิดกั้น แบบยึดเหนี่ยว หรือแบบสื่อสาร ซึ่งทำให้เกิดการยึดเกาะและความต่อเนื่องระหว่างเซลล์
Scope
ส่วนนี้จะแนะนำผู้อ่านให้รู้จักกับประเภทหลักของจุดเชื่อมต่อระหว่างเซลล์และระบบการยึดเกาะ: จุดเชื่อมต่อแบบแน่น (occluding junctions) ที่สร้างกำแพงกั้นแบบเลือกได้, จุดเชื่อมต่อแบบยึดเหนี่ยว (anchoring junctions) (adherens junctions และ desmosomes) ที่รับภาระทางกล, จุดเชื่อมต่อแบบช่องว่าง (gap junctions) ที่ช่วยให้มีการสื่อสารโดยตรงระหว่างไซโตพลาสซึม, และตระกูลโมเลกุลการยึดเกาะของเซลล์ (cadherins, integrins, selectins, และ immunoglobulin-superfamily CAMs) ที่เป็นตัวกลางในการยึดเกาะ หัวข้อนี้ถือเป็นหัวข้ออ้างอิงในชีววิทยาของเซลล์และจุลกายวิภาคศาสตร์ ไม่ใช่แนวทางทางคลินิก
Sub-topics
Key concepts
- จุดเชื่อมต่อแบบปิดกั้น (tight junctions)
- จุดเชื่อมต่อแบบยึดเหนี่ยว (adherens junctions, desmosomes, hemidesmosomes)
- จุดเชื่อมต่อแบบสื่อสาร (gap junctions)
- โมเลกุลการยึดเกาะของเซลล์ (cadherins, integrins, selectins, Ig-superfamily CAMs)
- คอมเพล็กซ์จุดเชื่อมต่อของเยื่อบุผิว
- การยึดเกาะกับโครงร่างเซลล์และเมทริกซ์นอกเซลล์
- กำแพงเยื่อบุผิวและสถาปัตยกรรมของเนื้อเยื่อ
Mechanisms
เซลล์ยึดเกาะกันผ่านโปรตีนยึดเกาะแบบข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งโดเมนภายนอกเซลล์จะจับกับคู่ค้าบนเซลล์ข้างเคียงหรือในเมทริกซ์ ในขณะที่โดเมนภายในเซลล์จะเชื่อมโยงกับโครงร่างเซลล์ผ่านโปรตีนอะแดปเตอร์ จุดเชื่อมต่อประเภทต่างๆ จะมีความเชี่ยวชาญในแผนการนี้: จุดเชื่อมต่อแบบแน่นจะผนึกช่องว่างระหว่างเซลล์; จุดเชื่อมต่อแบบยึดเกาะและเดสโมโซมจะเชื่อมโยงการยึดเกาะแบบคาเดอรินกับแอคตินและเส้นใยกลางตามลำดับ; และจุดเชื่อมต่อแบบช่องว่างจะสร้างช่องทางของเฮมิแชนเนลคอนเนกซินที่จับคู่กัน ซึ่งช่วยให้ไอออนและโมเลกุลขนาดเล็กผ่านไปได้ คำอธิบายโครงสร้างจุลภาคแบบคลาสสิกของ Farquhar และ Palade เกี่ยวกับคอมเพล็กซ์จุดเชื่อมต่อของเยื่อบุผิวได้กำหนดการจัดระเบียบเชิงพื้นที่ขององค์ประกอบเหล่านี้ตามเยื่อหุ้มเซลล์ด้านข้าง และการประกอบและการหมุนเวียนของจุดเชื่อมต่อในปัจจุบันเข้าใจว่าเป็นกระบวนการที่มีพลวัตและมีการควบคุม
Clinical relevance
ความสมบูรณ์ของจุดเชื่อมต่อและการยึดเกาะของเซลล์เป็นพื้นฐานของการทำงานของกำแพงเยื่อบุผิว การยึดเกาะของเนื้อเยื่อ และการส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ และการหยุดชะงักของระบบเหล่านี้เป็นประเด็นที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในกลไกของโรคที่ศึกษาในพยาธิวิทยา บทความนี้อธิบายโครงสร้างและหน้าที่เพื่อการอ้างอิงและการศึกษา; ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา
History
ความเข้าใจอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับจุดเชื่อมต่อของเซลล์พัฒนามาจากการใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 เมื่อ Farquhar และ Palade (1963) ได้จำแนกจุดเชื่อมต่อแบบแน่น จุดเชื่อมต่อแบบกลาง (adherens junction) และเดสโมโซมว่าเป็นส่วนประกอบของคอมเพล็กซ์จุดเชื่อมต่อของเยื่อบุผิว งานวิจัยระดับโมเลกุลในภายหลังได้ระบุตระกูลโปรตีนที่รับผิดชอบจุดเชื่อมต่อแต่ละประเภท และได้ปรับแนวคิดการยึดเกาะให้เป็นพื้นฐานระดับโมเลกุลของสถาปัตยกรรมของเนื้อเยื่อและการเกิดรูปร่าง
Key figures
- Marilyn Farquhar
- George Palade
- Barry Gumbiner
- Kathleen Green
Related topics
Seminal works
- farquhar-palade-1963
- green-2009
- gumbiner-1996
Frequently asked questions
- จุดเชื่อมต่อของเซลล์มีประเภทหลักอะไรบ้าง?
- โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นจุดเชื่อมต่อแบบปิดกั้น (tight junctions) ที่ผนึกแผ่นเซลล์, จุดเชื่อมต่อแบบยึดเหนี่ยว (adherens junctions และ desmosomes) ที่ให้การยึดเกาะทางกล, และจุดเชื่อมต่อแบบสื่อสาร (gap junctions) ที่เชื่อมต่อไซโตพลาสซึมของเซลล์ที่อยู่ติดกัน
- การยึดเกาะของเซลล์แตกต่างจากจุดเชื่อมต่อของเซลล์อย่างไร?
- การยึดเกาะของเซลล์หมายถึงการจับกันของเซลล์กับเซลล์อื่นหรือกับเมทริกซ์ผ่านโมเลกุลการยึดเกาะอย่างกว้างๆ ในขณะที่จุดเชื่อมต่อของเซลล์คือโครงสร้างหลายโปรตีนที่มีการจัดระเบียบซึ่งทำให้เกิดการยึดเกาะและความต่อเนื่องระหว่างเซลล์ดังกล่าว