Gap Junction

Som Gap-kryss er betegnelsen som brukes for å beskrive ansamlinger av celle-celle-kanaler. Disse krysser cellemembranene til to naboceller og etablerer en forbindelse mellom cytoplasma.

Hva er et gapskryss?

Gap-kryss er såkalte connexons (proteinkomplekser) som forbinder plasmamembranen til to celler. Membranene er faste, men under elektronmikroskopet kan det fortsatt sees et gap.

Kanalene i et gapskryss består av to halve kanaler (tilknytning). Et connexon består av proteinkomplekser som monteres i form av en sekskant. En pore forblir fri i midten. En kanal dannes fra to slike proteinkomplekser. Ved hjelp av gapskryssene er det mulig å utveksle signaler mellom cellene. Molekyler eller ioner kan overføres ved hjelp av diffusjon, som kan være metabolske produkter, sekundære messenger-stoffer eller kalsiumioner.

Anatomi og struktur

Begrepet Gap Junction ble myntet av Morris Karnovsky og Jean-Paul Revel. De fant at i området med et gapskryss smal avstanden mellom to nabomembraner.

Et gapskryss består av seks sammenheng, som til sammen danner et såkalt connexon. Et connexon kan enten være sammensatt av forskjellige connexins eller av samme type connexins. Et connexin består av en polypeptidkjede som er dannet av to ekstracellulære løkker, fire transmembrandomener eller en N- og C-terminus. Molekylvekten bestemmes av lengden på C-terminalen. Det er minst 20 connexin-gener hos mennesker, navnene på de forskjellige connexin-isoformene er basert på deres molekylvekt. S.

o Connexin 43 har for eksempel en vekt på 43 kDa. Et gapskryss består ofte av flere isoformer. Den funksjonelle betydningen av dette mangfoldet har ikke blitt fullstendig avklart; kanalenes tålmodighet kan antagelig reguleres annerledes som et resultat. En halv kanal er deretter koblet til halvkanalen til en nabocelle. Denne intercellulære kanalen består av enten forskjellige sammenheng eller to identiske tilkoblinger. Poreens diameter er 1,5 til 2 nm, slik at ioner eller molekyler kan passere.

Et gapskryss kan settes opp i løpet av få sekunder når to celler kommer i kontakt. Tilkoblingene er anordnet i et sekskantet mønster, med rundt 28 000 kanaler per kvadratmikrometer som danner såkalte plakk.

Funksjon og oppgaver

Gap-kryss er veldig vanlige, spesielt i embryonale stadiet. Hos voksne kan de finnes i netthinnen, glial- og epitelceller og hjertemuskelen. Gap-kryss oppfyller følgende oppgaver:

• Etablere direkte elektrisk kommunikasjon mellom celler
• Produksjon av direkte kjemisk kommunikasjon via såkalte second messengers
• Molekylær utveksling mellom celler
• Hindre at ladninger eller molekyler går tapt under utvekslingen

Gap-kryss brukes for eksempel i beinene eller i linsen i øyet for å transportere næringsstoffer. Næringsstoffene tas opp av grensecellene og føres deretter videre til de nærliggende celler via gapskryssene. I bukspyttkjertelen og leveren støtter de sekresjon, mens de i nervesystemet eller i hjertemuskelen viderefører handlingspotensialer. Et gapskryss gjør at porene kan lukkes ekstremt raskt. Dette skjer for eksempel når en nabocelle er skadet.

Nabocellen blir deretter frakoblet slik at de sunne celler forblir uskadet. I hjertet, i netthinnen eller i nevroner fungerer gapforbindelser som transmitterfrie, spenningsstyrte synapser, som også kalles "elektriske synapser". Dette gjør at handlingspotensialer sprer seg veldig raskt og synkront. Konduktiviteten avhenger av sammensetningen av connexins.

Du finner medisinene dine her

Sykdommer

Hvis det skjer endringer i konstruksjonen av gapskryss, kan dette føre til forskjellige sykdommer. I det såkalte Charcot-Marie-Tooth-syndromet oppstår for eksempel en blokkering mellom den periaxonale cytoplasma og Schwann-cellen, noe som fører til degenerasjon av Schwann-cellen.

Ved å produsere onkogener og tumorpromotorer mister tumorceller evnen til å kommunisere. Gapforbindelseskanalene tetter og uforenlige forbindelser dannes, noe som får tumorcellene til å vokse. Et endret connexin-uttrykk forekommer også i inflammatoriske prosesser. Når kardiale gapskryss endres, fører dette til hjertearytmier som kan være livstruende. Svekkelser i funksjonen av gapskryss i hjertet har ofte veldig forskjellige årsaker. I den såkalte Chagas-sykdommen forekommer en infeksjon med Trypanosoma cruzii, som et resultat av at gapsknutekanalene bare er mindre innebygd i membranen. I tilfelle et akutt hjerteinfarkt, lukkes gapskryssene, noe som reduserer varigheten av handlingspotensialet.

I perioden etter infarkt distribueres gapskryssene, og endringer i fordelingen av spaltekryssene forekommer også i tilfelle av kronisk hjertesvikt, hvor spalteforbindelsesoverflaten spesielt reduseres. En forstyrrelse av gapskryssproteiner kan også føre til medfødt døvhet, medfødt infertilitet eller hudsykdommer. Gapforbindelseskanalene spiller også en viktig rolle i grå stær. Øyelinsen kan ikke forsyne seg med blod fordi blodkar gjør linsekroppen ugjennomsiktig. Som et resultat er cellene i linsen avhengige av de nærliggende celler, med tilførselen som foregår via gap-junction-kanalene. Hvis det er en forstyrrelse i kommunikasjonen, dør cellene og grå stær utvikler seg.