A réskapcsolatok olyan intercelluláris érintkezések , amelyek közvetlen ionok és kis molekulák átvitelét biztosítják a szomszédos sejtek között . A réskapcsolatok szinte minden állati sejtet képesek kialakítani . A réscsatlakozó csatornák hengeres alakúak, és két félből állnak - konnexonokból vagy félcsatornákból. Mindegyik konnexon hat fehérje alegységből áll - connexinekből . A réscsatlakozások áteresztőképességét a csatornakapuk nyitásával és zárásával (kapuzás) szabályozzuk. A kapuzást viszont a sejtek pH -jának változása, a kalciumion -koncentráció vagy a konnexinek közvetlen foszforilációja szabályozza . A konnexinek mellett a gap junction fehérjék más családjai is ismertek , így feltételezhető, hogy az állatok evolúciója során többször is előfordultak gap junctionok [1] .
A réskapcsolatok több tíztől sok ezerig terjedő csatornákat tartalmazhatnak, amelyek a szomszédos sejtek plazmamembránjain haladnak át. Minden csatorna két félből áll, amelyeket connexonoknak vagy félcsatornáknak nevezünk. Ezek a felek egy keskeny, 2-3 nm széles résben vannak összekötve, amelyek elválasztják a szomszédos sejteket. Mindegyik konnexon 6 fehérje alegységből áll, amelyeket connexineknek neveznek. A konnexon henger alakú, és a legszélesebb részén 17 nm hosszú és 7 nm átmérőjű , a legkeskenyebb részén 3 nm átmérőjű hidrofil csatorna . A connexin alegység 4 transzmembrán α-hélixet tartalmaz , amelyeket extracelluláris hurkok kapcsolnak össze. Úgy tűnik, az ellentétes konnexinek extracelluláris hurkai antiparallel β-rétegeken keresztül kommunikálnak egymással , és egy β-hordót alkotnak [1] .
Az emberi genomban legalább 20 különböző konnexint kódolnak , és sok sejt egynél több típusú konnexint expresszál . Ebben a tekintetben különbséget tesznek a homooligomer konnexonok között, amelyek azonos konnexinekből állnak, és a heterooligomer konnexonokat, amelyek különböző típusú alegységeket tartalmaznak. Egy gap junction plakk tartalmazhat különböző összetételű connexonokat, és a plakkon belül a connexonok vagy homogénen, vagy térben elkülönülve helyezkednek el a konnexin összetételének megfelelően. A connexinekben azonosítottak olyan doméneket , amelyek két konnexon rögzítéséhez, más konnexinek felismeréséhez, oligomerek képződéséhez és a connexin alegységek kompatibilitásához szükségesek [2] . A legtöbb sejtben a konnekinek gyorsan lebomlanak, felezési idejük körülbelül 15 óra [3] .
A gap junction proteineknek két további családja ismert. Az innexinek csak gerinctelen állatokban találhatók meg , de nem homológjai a connexineknek. Azonban olyan intercelluláris csomópontokat képeznek, amelyek szerkezetükben és működésükben hasonlóak a gerincesek közötti rés-csomópontokhoz . Egy másik családot a pannexinek képviselnek , amelyek gerincesekben és gerinctelenekben egyaránt megtalálhatók. Felépítésükben különböznek a connexinektől és az innexinektől. A pannexinek szinte kizárólag az idegsejtekben találhatók meg, és valószínűleg fontos szerepet játszanak működésükben és fejlődésükben, még a primitív idegrendszerű állatokban is . Eddig 3 pannexin gént azonosítottak az emberi és egér genomban [4] . A tüskésbőrűeknek és néhány más állatcsoportnak réscsomópontja van, de nem rendelkeznek a fenti családok egyikéből sem. Ez azt jelenti, hogy vannak még fel nem fedezett gap junction fehérjék családok [5] . Ebből arra következtethetünk, hogy az állatok evolúciója során a rés-csomópontok legalább kétszer megjelentek, tehát konvergens evolúció termékei [3] .
A szekréciós vezikulákon belül a konnexinekből új konnexonok épülnek fel . A gap junction plakkok perifériáján új konnexonokat adnak hozzá, a régi konnexonokat pedig eltávolítják központi részükről [6] .
A rés csomópontok áteresztőképessége szabályozható csatornák nyitásával és zárásával (ezt a folyamatot kapuzásnak, vagy kapumechanizmusnak nevezik). A csatornakapuzást olyan tényezők befolyásolják, mint a sejt pH-ja, a membránpotenciál , a kalciumion-koncentráció és a konnexin foszforilációja. Kimutatták, hogy a kalciumionok koncentrációjának 10 -7 M-ról 10 -5 M-ra történő emelésével a csatornák permeabilitása csökken, 10 -5 M feletti koncentrációknál pedig a csatornák teljesen bezáródnak. Valószínűleg a gap junction csatornák bezárása a Ca 2+ -ionok koncentrációjának növekedésére válaszul védekező mechanizmusként szolgál az apoptózissal szemben , mivel az apoptózis során a kalciumionok intracelluláris koncentrációja meredeken megnő, és ha a gap junctions nem záródik be. , apoptózis a szomszédos sejtekben is fellép [3] . A réspontok dinamikáját egyes kapcsolatok befolyásolják. Például az oleamid ( az agyban termelődő zsírsav- amid ) blokkolja a rés-csomópontokat és alvást idéz elő . A szerves alkoholok ( heptanol és oktanol ) és az általános érzéstelenítők ( halotán ) is okozhatják a réscsatlakozások reverzibilis bezáródását, azonban hatásuk nem korlátozódik a réscsatlakozásokra. A konnexineket számos protein kináz képes foszforilálni . Például a cAMP másodperceken belül aktiválja a protein kináz A -t , amely foszforilálja a connexin C-terminális részeit, csökkentve vagy növelve a nyitott csatornák arányát a connexin izoformájától és sejttípusától függően. Hosszú távon (több óra) a cAMP elősegíti a gap junction összeszerelését is [7] .
A réskapcsolatok arra szolgálnak, hogy ionokat és kis molekulákat mozgassanak a szomszédos sejtek között. A legfeljebb 1,2 kDa tömegű molekulák átjuthatnak a rés -csatlakozáson , míg a 2 kDa tömegű molekulák megmaradnak. A sejtek cserélhetnek molekulákat, például cukrokat , nukleotidokat , másodlagos hírvivőket (cAMP vagy cGMP ), kis peptideket és RNS -t . A réskapcsolatok különösen fontosak, ha nagyszámú sejtnek kell gyors, jól koordinált választ adnia. Így a gap junctionok a nagyon gyors elektromos szinapszisok alapját képezik , amelyek megtalálhatók például az agyi neuronokban és a szívizomsejtekben ( kardiomiociták ) [ 8] .
Szinte minden szövetben megtalálhatók a réscsatlakozások . Az egyik kivétel a harántcsíkolt izomzat , ahol a sejtek nem igényelnek elektromos kommunikációt, mivel a sejtek szimplasztba olvadnak össze ( az izomtáplálék ereiben azonban rés-csomópontok fordulnak elő ). Szintén nem találhatók réskapcsolatok az eritrocitákban és az érett spermiumokban [9] . Általános szabály, hogy a gap junctions csatornáinak többsége zárt: például a szívizomsejtekben a nyitott csatornák aránya körülbelül 0,2, a neuronokban pedig - 0,01 [7] .
Az emberben a connexineket kódoló gének pontmutációi nagyon specifikus hibákhoz vezetnek, amiből arra lehet következtetni, hogy a legtöbb connexin csak néhány szövetben expresszálódik. A connexin-26 gén recesszív mutációi az örökletes süketség leggyakoribb okai . A Connexin-26 részt vesz a káliumionok szállításában az epiteliális sejtekben , amelyek támogatják az érzékeny szőrsejteket a fülben . A connexin-32 -t kódoló gén mutációiban szenvedő emberek az axonok mielinhüvelyének ( a Charcot-Marie-Tooth betegség X - hez kapcsolódó változata ) tönkremenetelétől szenvedhetnek . Elképzelhető, hogy a myelin stabilitása a mielinhüvely különböző rétegeinek sejtjei közötti réskapcsolatoktól függhet, és a kontaktusok működésének zavarai a pusztuláshoz vezetnek [7] .
Az 1960-as években jelentek meg első bizonyítékok a réscsomók létezésére, amikor kimutatták, hogy az elektromos impulzus közvetlenül a szomszédos sejtek között, nem pedig az őket elválasztó folyadékon keresztül továbbítódik. Ezenkívül kimutatták, hogy amikor fluoreszcens molekulákat viszünk be a táptalajba , sokkal gyorsabban haladnak át a szomszédos sejtek között, mint ha a sejtmembránokon . Ezen kísérleti adatok alapján azt javasolták, hogy a sejtek ionokat és kis molekulákat cseréljenek olyan csatornákon keresztül, amelyek áthatolnak a plazmamembránon és közvetlenül összekötik a szomszédos sejteket. Később az elektronmikroszkóp segítségével sikerült képeket készíteni a réscsomókról, amelyek végül megerősítették létezésüket [2] .
| Intercelluláris kapcsolatok | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Rögzített érintkezők |
| ||||
| Reteszelő érintkezők |
| ||||
| Csatornákat alkotó kapcsolatok |
| ||||