Щелевой контакт нексус

Cell Biology.ru

Щелевой контакт нексус

Плотные контакты образуются путем точечного соединения мембран соседних клеток через трансмембранные белки клаудин и окклудин, встроенные рядами, которые могут пересекаться так, что образуют на поверхности скола как бы решетку или сеть.

Плотные контакты блокируют перемещение макромолекул, жидкостей и ионов между клетками, обеспечивая тем самым барьерную функцию эпителия и регуляцию транспорта веществ через эпителиальный пласт. Плотные контакты соединяют клетки однослойных эпителиев, особенно железистых и кишечных (клетки выстилки жкт и дыхательной системы).

Плотный контакт встречается между всеми типами однослойного эпителия (эндотелий, мезотелий, эпендима).Плотные контакты препятствуют свободному перемещению и смешиванию функционально различных внутримембранных белков, локализующихся в плазмолемме апикальной и базолатеральной поверхностей клетки, что способствует поддержанию ее полярности.

Плотные контакты имеют вид пояска шириной 0,1-0,5 мкм, окружающего клетку по периметру (обычно у ее апикального полюса).

Для поддержания целостности этих соединений необходимы двухвалентные катионы Mg2+ и Ca2+.

Контакты могут динамично перестраиваться (вследствие изменений экспрессии и степени полимеризации окклудина) и временно размыкаться (например, для миграции лейкоцитов через межклеточные пространства).

Фокальные контакты

Встречаются у многих клеток и особенно хорошо изучены у фибробластов.Они построены по общему плану со сцепляющими лентами, но выражены в виде небольших участков – бляшек на плазмолемме. В этом случае трансмембранные линкерные белки-интегрины специфически связываются с белками внеклеточного матрикса (например с фибронектином).

Со стороны цитоплазмы эти же гликопротеиды связаны с примембранными белками, куда входит и винкулин, который в свою очередь связан с пучком актиновых филаментов. Функциональное значение фокальных контактов заключается как в закреплении клетки на внеклеточных структурах, так и создании механизма, позволяющего клеткам перемещаться.

Щелевые контакты

Щелевые контакты – щель 2-4нм, состоят из белковых каналов обеспечивают прохождение веществ до 1кДа.

Коннексоны – регулируемые каналы, состоят из 6 коннексинов – белковые субъединицы М=26-54 кДа.

Каналы перекрываются при попадании в клетку Ca2+ при повреждении.

Обмен тимином через коннексоны при отборе гибридных клеток усложняет отбор – т.к. два коннексона соседних клеток образуют канал по которым тимин передается из клетки в клетку.

Через коннексоны передаются электрические сигналы и малые регуляторные молекулы (например, cAMP, InsP3, аденозин, ADP и ATP). Коннексины – нестабильные белки, живущие несколько часов. Присутствуют практически во всех клетках. Имеется 20 различных коннексинов у мыши и 21 у человека. Многие клетки образуют несколько видов коннексинов, которые способны полимеризоваться в различных комбинациях. Например, кератиноциты экспрессируют Cx26, Cx30, Cx30.3, Cx31, Cx31.1 и Cx43; гепатоциты – Cx26 и Cx32; кардиомиоциты – Cx40, Cx43 и Cx45. Некоторые коннексины могут заменять другие в случае мутаций. Гетеромерные коннексоны (состоящие из разных коннексинов) Cx26/Cx32 в клетках печени, Cx46/Cx50 в хрусталике и Cx26/Cx30 коннексоны в улитке уха.

Объединение шести коннексинов двух типов может образовывать 14 вариантов коннексонов, из которых может образоваться 142=196 различных вариантов каналов!

Различные типы коннексинов человека и мыши.

человекCx23Cx25Cx26Cx30.2Cx30Cx31.9Cx30.3Cx31Cx31.1Cx32Cx36Cx37Cx40.1Cx40Cx59Cx43Cx45Cx46Cx47Cx50Cx62
мышьCx23Cx26Cx29Cx30Cx30.2Cx30.3Cx31Cx31.1Cx32Cx33Cx36Cx37Cx39Cx40Cx43Cx45Cx46Cx47 Cx50 Cx57

Коннексины – политопные интегральные мембранные белки 4 раза пересекающий мембрану, имеющие две внеклеточные петли (EL-1 и EL-2), цитоплазматическую петлю (CL) с N-концом (AT) и C-концом (CT) вдающимися в цитоплазму. Специфические N- и E-кадгерины обеспечивающие адгезию клеток, что способствует образованию каналов между соседними клетками.

Белки взаимодействующие с коннексонами Cx43: v-, c-src киназы, киназа С, MAP киназа, Cdc2 киназа, казеин киназа 1, киназа A, ZO-2, ZO-1, b-катенин, Дребрин, a-, b-тубулин, кавеолин-1, NOV, CIP85. С коннексонами способны взаимодействовать различные белки, например, киназы, фосфорилирующие коннексины и меняющие их свойства, что может регулировать работу канала.

С коннексонамитак же взаимодействют тубулины (белки микротрубочек), что может способствовать транспорт различных веществ вдоль микротрубочек непосредственно к каналу. Белок дребрин взаимодействует с коннексинами и с микрофиламентами, что указывает на взаимосвязь каналов и организации цитоскелета клетки.

Коннексоны могут закрываться при действии тока, pH, напряжения мембраны, Ca2+.

Десмосомы

Десмосомы – соединяют клеточную мембрану с промежуточными филаментами, формируя сеть устойчивую к растяжениям.

Цитокератиновые филаменты
Десминовые филаменты
Пластинка прикрепления иммеет дисковидную форму (диаметр ~0,5 мкм и толщиной 15 нм) и служит участком прикрепления к плазматической мембране промежуточных филаментов.

Состоит из белков – десмоплакин, плакоглобин, десмокальмин.
Межклеточная щель в области десмосомы шириной 25 нм заполнена белками десмоколлинами и десмоглеинами – Са2+-связывающие адгезивные белки, взаимодействующие с пластинками прикрепления.

Полудесмосомы

Полудесмосомы – прикрепляют базальную часть плазматической мембраны эпителиальных клеток к базальной мембране.

Плазмодесмы

Этот тип межклеточных связей встречается у растений. Плазмодесмы представляют собой тонкие трубчатые цитоплазматические каналы, соединяющие две соседние клетки. Диаметр этих каналов обычно составляет 20-40 нм. Ограничивающая эти каналы мембрана непосредственно переходит в плазматические мембраны соседствующих клеток. Плазмодесмы проходят сквозь клеточную стенку, разделяющую клетки.

Внутрь плазмодесм могут проникать мембранные трубчатые элементы, соединяющие цистерны эндоплазматического ретикулума соседних клеток. Образуются плазмодесмы во время деления клетки, когда строится первичная клеточная оболочка.

У только что разделившихся клеток число плазмодесм может быть очень велико (до 1000 на клетку), при старении клеток их число падает за счет разрывов при увеличении толщины клеточной стенки. C помощью плазмодесм обеспечивается межклеточная циркуляция растворов, содержащих питательные вещества, ионы и другие соединения.

По плазмодесмам могут перемещаться липидные капли Через плазмодесмы происходит заражение клеток растительными вирусами. Однако эксперименты показывают, что свободный транспорт через плазмодесмы ограничивается частицами с массой не более 800 Да.

Интердигитации

Интердигитации – межклеточные соединения, образованные выпячиваниями цитоплазмы одних клеток, вдающимися
в цитоплазму других. За счет интердигитаций увеличивается прочность соединения клеток и площадь их контакта.

Источник: https://cellbiol.ru/book/kletka/kletochnye_kontakty

Щелевые контакты

Щелевой контакт нексус

Щелевые контакты или Нексус — это тип межклеточных контактов, характеризующихся наличием белковых каналов, которые позволяют прохождения ионов и небольших молекул между соседними клетками, таким образом связывая их метаболически и электрически (иногда термином «плотный контакт» обозначают сами каналы). В области контакта этого типа между мембранами остается щель шириной 2-4 нм, откуда и происходит их название. Однако самым принципиальным элементом Нексусу является не сама щель, а каналы из белков конексинив или инексинив, регулярно ее пересекают.

Щелевые контакты были впервые обнаружены в возбудимых тканях, таких как мышечная и нервная, где формируют электрические синапсы, впоследствии выяснилось, что они существуют и в эпителиальной и соединительной тканях многоклеточных животных.

Щелевые контакты по биологическому значению аналогичные плазодесм растений с той разницей, что последние могут пропускать макромолекулы, такие как белки и РНК.

Строение и молекулярный состав

Щелевые контакты имеют форму круглых зон диаметром 0,5-5 мкм, в которых сосредоточено от нескольких до нескольких тысяч межклеточных каналов.

Эти каналы состоят в беспозвоночных состоят из белков инексинив (12 генов в Caenorhabditis elegans и 25 в Drosophila melanogaster), а у позвоночных преимущественно из конексинив (21 ген у человека, сказываются Cx) — белков, которые возникли в результате конвергентной эволюции, хотя в геномах позвоночных сохранились и родственные инексинамы гены панексинив. Конексины и инексины хотя и похожи по форме и функциям, но не имеют гомоличних аминокислотных последовательностей.

Конексины — это белки с молекулярной массой 25-50 кДа, пересекающих мембрану четыре раза. Шесть таких молекул формируют гексагональный цилиндр — напивканал или конексон, который имеет диаметр примерно 7-8 нм и просвет шириной в 1,5 нм.

Два конексоны в мембранах соседних клеток соединяются между собой конец в конец формуюючы полный канал. Щелевой контакт состоит из большого количества таких каналов.

Поскольку конексоны удерживают мембраны на определенном расстоянии друг от друга между ними сохраняется щель постоянной ширины (2-4 нм).

Щелевые контакты различных тканей отличаются свойствами из-за того, что они построены из разных комбинаций конексинив.

Большинство клеток экспрессируют более одного гена конексинив, продукты которых могут сообщаться между собой образуя гомомерни, то есть такие состоящие из одинаковых субъединиц, или гетеромерного конексоны, однако разрешена только ограниченное количество комбинаций. Кроме того конексон может контактировать на соседней клетке с идентичным или отличным по белковому составу напивканалом.

Динамика и регуляция

Плотные контакты являются динамическими структурами и могут быстро образовываться, разрушаться и изменяться. Исследования по флуоресцентно мечеными конексинамы показали, что новые конексоны постоянно добавляются на периферии щелевого контакта, а старые убираются с середины и разрушаются. Время полжизни одного конексона составляет несколько часов.

Новые конексоны добавляются путем слияния мембранных везикул с плазмалемме, после чего они мигрируют в ее плоскости пока не достигнут периферии нексуса и не сочетаются с конексонамы на соседней клетке.

Таким образом в плазматические мембране постоянно существует небольшое количество неспаренных конексонив, которые при нормальных условиях поддерживаются в закрытой конформации.

Проницаемость конексонив может регулироваться, например в возбудимых тканях часто есть потенциал-управляемыми. Каналы плотных контактов быстро закрываются под влиянием увеличения цитозольного pH.

К похожим последствиям приводит по повышению концентрации кальция, это объясняется тем, что при нормальных условиях в цитоплазме клетки поддерживается низкий уровень этого иона.

При повреждении клетки ее мембрана может «протекать», в результате чего внутрь проникают катионы Na + и Ca 2+, а наружу — ценные метаболиты. Если бы клетка в таких условиях оставалась соединенной с соседними, то они бы также получили негативных изменений.

На проницаемость щелевых контактов в нервной ткани также могут влиять нейромедиаторы, например в сетчатке глаза она снижается при действии дофамина.

Функции

Одни из первых данных о щелевые контакты были получены в электрофизиологических исследованиях, в которых было обнаружено, что электрическое возбуждение может быстро и непосредственно передаваться между нейронами определенного типа.

Для определения диаметра пор щелевых контактов в одну из клеток, соединенных таким образом, молекулы разного размера меченые флуоресцентными красителями и наблюдали их проникновения в соседние клетки.

Таким образом было установлено, что максимальный диаметр поры составляет около 1,5 нм, а значит он может пропускать неорганические ионы, моносахариды, аминокислоты, нуклеотиды, витамины и вторичные посредники, такие как цАМФ, инозитолтрифосфат т.д., но не макромолекулы.

Щелевые контакте важны для передачи сигналов между электрически возбудимыми клетками. В нервной системе они формируют электрические синапсы, которые позволяют значительно быстрее распространения потенциала действия чем химические.

Такие структуры выгодные в случаях, когда скорость играет ключевую роль, например в некоторых рефлекторных дугах, отвечающих за побег, у рыб и насекомых, а также, когда группа нейронов должна действовать синхронно.

У позвоночных животных щелевые контакты соединяют клетки сердечной мышцы, синхронизируя их сокращения, а также клетки гладких мышц кишечника, обеспечивая их ритмично перестальтични сокращения.

В незбудливих тканях щелевые контакты обеспечивают выравнивание концентрации сигнальных молекул и питательных веществ. Например, они необходимы для нормального функционирования печени, в частности ее ответы на сигналы от нервных терминалов, контактирующих только с частью гепатоцитов.

Также щелевые контакты необходимы для созревания фолликулов в яичнике: они соединяют ооцит и гранулезного клетки. Они обеспечивают явление так называемой метаболической кооперации (метаболического сопряжения), необходимой для супрессии соматических мутаций.

Например, при синдроме Леша-Нихана, который возникает вследствие нарушения функций фермента гипоксантинфосфорибозилтрансферазы, клетки способны образовывать один из нуклеотидов, необходимых для синтеза ДНК — дАТФ.

Если такие клетки культивировать вместе со здоровыми, то они будут получать достаточное количество этого метаболита через щелевые контакты. Считается что именно из-за наличия щелевых контактов гетерозиготные по синдрому Леша-Нихана женщины имеют нормальный фенотип.

Поскольку ген гипоксантинфосфорибозилтрансферазы расположен в X-хромосоме, случайная инактивация одной из двух копий этих хромосом должна была приводить к возникновению мозаики нормальных и мутантных клеток.

Также щелевые контакты необходимы для нормального развития зародыша. У позвоночных большинство клеток на ранних стадиях эмбриогенеза электрически сопряженные. В процессе дифференциации отдельных групп клеток они отделяются от других, однако остаются соединенными между собой. Таким образом каждая группа может вести синхронно и отлично от других.

Болезни связаны с щелевыми контактами

Учитывая разнообразие функций щелевых контактов в организме человека, очевидно, что мутации в белках, которые входят в их состав, могут стать причиной широкого спектра нарушений от катаракты (мутации в Cx46 или Cx50) к демиелинизации периферических нервов (мутации в Cx32). Например мутации в генах многих конексинив, особенно Cx26, являются наиболее частыми причинами наследственной глухоты возникает вследствие гибели клеток кортиевого органа; мутации в гене конексину, экспрессия которого происходит в фолликулах, приводит к бесплодию.

Источник: https://info-farm.ru/alphabet_index/shh/shhelevye-kontakty.html

Межклеточные контакты

Щелевой контакт нексус

Межклеточные контакты — соединения между клетками, образованные при помощи белков. Межклеточные контакты обеспечивают непосредственную связь между клетками. Кроме того, клетки взаимодействуют друг с другом на расстоянии с помощью сигналов (главным образом – сигнальных веществ), передаваемых через межклеточное вещество.

Строение межклеточных соединений

В тех тканях, в которых клетки или их отростки плотно прилежат друг к другу (эпителий, мышечная ткань и пр.) между мембранами контактирующих клеток формируются связи – межклеточные контакты.

Каждый тип межклеточных контактов формируется за счет специфических белков, подавляющее большинство которых — трансмембранные белки.

Специальные адапторные белки могут соединять белки межклеточных контактов с цитоскелетом, а специальные “скелетные” белки – соединять отдельные молекулы этих белков в сложную надмолекулярную структуру. Во многих случаях межклеточные соединения разрушаются при удалении из среды ионов Ca2+.

Функции межклеточных соединений

Межклеточные соединения возникают в местах соприкосновения клеток в тканях и служат для межклеточного транспорта веществ и передачи сигналов (межклеточное взаимодействие), а также для механического скрепления клеток друг с другом.

Через щелевые контакты могут передаваться электрические сигналы. Клетки органов и тканей вырабатывают ряд химических веществ, действующих на другие клетки (в том числе через межклеточные контакты) и вызывающих изменения в работе цитоскелета, в интенсивности обмена веществ и процессе синтеза клеткой белков.

Простое межклеточное соединение

При простом межклеточном соединении оболочки клеток сближены на расстояние 15 – 20 нм. Это соединение занимает наиболее обширные участки соприкасающихся клеток.

Посредством простых соединений осуществляется слабая механическая связь, не препятствующая транспорту веществ в межклеточных пространствах.

Разновидностью простого соединения является контакт типа «замок», когда билипидные мембраны соседних клеток вместе с участком цитоплазмы вдавливаются друг в друга, чем достигается большая поверхность соприкосновения и более прочная механическая связь.

Плотное соединение (запирающая зона)

В плотном соединении клеточные мембраны максимально сближены, здесь фактически происходит их слияние. Роль плотного соединения заключается в механическом сцеплении клеток и препятствии транспорту веществ по межклеточным пространствам.

Эта область непроницаема для макромолекул и ионов, она ограждает межклеточные щели от внешней среды. Плотные соединения обычно образуются между эпителиальными клетками в тех органах (желудке, кишечнике и пр.

), где эпителий ограничивает содержимое этих органов (желудочный сок, кишечный сок). В этих участках плотные контакты охватывают по периметру каждую клетку, межмембранные пространства отсутствуют, а соседние клеточные оболочки слиты в одну.

Если же плотное сцепление происходит на ограниченном участке, то образуется пятно слипания (десмосома).Частными случаями плотного соединения являются зоны замыкания и слипания.

Зона замыкания

В зоне замыкания две соседние мембраны сливаются своими наружными слоями, эта зона непроницаема для макромолекул и ионов.

Зона слипания (промежуточный контакт)

В зоне слипания мембраны разделены щелью в 10-20 нм, заполненной плотным веществом (белковой природы).

Десмосома (пятно сцепления, липкое соединение)

Основная статья: Десмосомы

Десмосома представляет собой небольшую площадку, иногда слоистого вида, диаметром до 0,5 мкм. Их функциональная роль заключается главным образом в механической связи между клетками. Существуют 3 типа десмосом – точечные, опоясывающие и полудесмосомы. Десмосомой называется образованное клетками соединение, прочно склеивающее клетки.

Если они образуются между клетками и внеклеточным матриксом, то они называются полудесмосомами. Количество десмосом на одной клетке может достигать 2000. Такие контакты встречаются между клетками, которые могут подвергаться трению и другим механическим воздействиям (эпителиальные клетки, клетки сердечной мышцы).

Со стороны цитоплазмы к десмосомам прикрепляются промежуточные филаменты, которые формируют остов цитоплазмы, обладающий большой прочностью на разрыв. Таким образом, через десмосомы промежуточные филаменты соседних клеток объединяются в непрерывную сеть по всей ткани.

Тип промежуточных филаментов зависит от типа клеток: в большинстве эпителиальных клеток они кератиновые, а в клетках сердечной мышцы – десминовые.

Нексус (щелевой контакт)

Основная статья: Щелевые контакты

Нексус представляет собой ограниченный участок контакта двух клеточных мембран диаметром 0,5 – 3 мкм с расстоянием между мембранами 2-3 нм. Обе эти мембраны пронизаны белковыми молекулами коннексонами, содержащими гидрофильные каналы.

Через эти каналы осуществляется обмен ионами и микромолекулами соседних клеток. Поэтому нексусы называют также проводящими соединениями. Их функциональная роль заключается в переносе ионов и мелких молекул от клетки к клетке, минуя межклеточное пространство.

Этот тип соединения встречается во всех группах тканей.

Синапс (синаптическое соединение)

Основная статья: Синапс

Синапсы являются особыми формами межклеточных соединений. Они характерны для нервной ткани и встречаются между нейронами (межнейронные синапсы) или между нейроном и клеткой-мишенью (нервно-мышечные синапсы и пр.).

Синапсы – участки контакта двух клеток, специализированных для односторонней передачи возбуждения или торможения от одной клетки к другой.

Их функция – именно передача нервного импульса с нейрона на другую нервную клетку или клетку-мишень.

  • Десмосомы
  • Плазмодесмы
  • Синапс
  • Щелевые контакты

Ссылки

Источник: http://dictionary.sensagent.com/%D0%9C%D0%B5%D0%B6%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D1%8B/ru-ru/

Все о медицине
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: