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4.12:

缝隙连接

JoVE 核
生物学
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Gap Junctions

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缝隙连接是一种特殊的膜蛋白 它会在动物细胞的细胞质之间 形成通道 它们通过离子 第二信使 糖等其它小分子的互相交换 来促进细胞间信号传导 这些细胞间通道由被称为 连接蛋白的跨膜蛋白组成 简称CX 六个连接子形成一个”半通道” 半个完整的通道称为连接子 如果六种蛋白质都相同 则认为连接子为同聚体 例如 心脏中一个重要的连接子CX40 可以形成同聚连接子 然而 CX40也可以 与不同的心脏连接子CX43结合 形成异聚连接子 并可能具有不同的功能 例如 对不同分子的选择性 连接子在高尔基体中形成 并传递到细胞膜 它们在那里 与邻近细胞上的连接子配对 连接成通道 它们通常会形成一种称为缝隙连接板的簇状物 在那里 通道会被不断地循环利用 缝隙连接通常保持开放状态 但在特定条件下可以闭合 例如 在有钙时 连接子的翼瓣向内旋转 关闭通道 这种作用在被称为 心肌细胞的心脏细胞中非常重要 心肌细胞利用缝隙连接将一组细胞 电耦合在一起 产生同步的节律性收缩

4.12:

缝隙连接

多细胞生物利用多种方式使细胞相互通信。间隙连接是特殊的蛋白质,在动物的相邻细胞之间形成孔隙,连接两者之间的细胞质,并允许分子和离子的交换。它们存在于广泛的无脊椎动物和脊椎动物物种中,介导许多功能,包括细胞分化和发育,并且与许多人类疾病相关,包括心脏病和皮肤病。

脊椎动物缝隙连接由跨膜蛋白组成,称为连接蛋白(CX),六个连接蛋白形成一个称为连接子的半环。人类至少有21种不同形式的连接蛋白,几乎在所有的细胞类型中都有表达。当所有六个连接蛋白都是相同的时,连接子半环被称为同型异构体,当不同类型的连接蛋白时,连接子是半同型的。

大多数细胞表达多种类型的连接蛋白。它们可以通过与相邻细胞上的对应物配对,形成功能性连接子半通道或全间隙连接通道。当每个连接子相同时,缝隙连接被认为是同型的,而当它们不同时,缝隙连接被认为是异型的。称为缝隙连接斑块的簇群通常形成于这些通道在斑块中心不断循环和降解中,并在边缘被替换。

缝隙连接允许离子、第二信使、糖和其它小分子在细胞之间通过。这种交换是选择性渗透的,并由通道的连接蛋白组成决定。在某些条件下,它们具有在打开和关闭状态之间切换的能力,允许细胞调节它们之间分子的交换。pH值和Ca2+离子的存在可调节细胞在较短时间尺度上的通讯,而差异基因表达控制发育和成人组织中各种细胞类型连接蛋白的类型和丰度。

Suggested Reading

Laird, Dale W., Christian C. Naus, and Paul D. Lampe. "SnapShot: Connexins and disease." Cell 170, no. 6 (2017): 1260-1260. [Source]

Vinken, Mathieu. "Introduction: connexins, pannexins and their channels as gatekeepers of organ physiology." Cellular and Molecular Life Sciences 72, no. 15 (2015): 2775-2778. [Source]