Gap Junctions

Das Zytoplasma benachbarter tierischer Zellen kann über die Kommunikationskanäle, die die Gap Junctions bilden, kleine Moleküle, Ionen und sekundäre BotenSubstanzenaustauschen. Diese Verbindungen bestehen aus einigen hundert bis tausenden molekularen Kanälen, die jeweils aus zwei Hälften bestehen und als Connexon-Hemikanal bezeichnet werden. Ein Connexon ist ein Hexamer aus sechs Transmembran-Connexin-Proteinen, die sich radial anordnen und so in der Mitte eine Pore oder einen Kanal bilden. Ein Connexon-Halbkanal dockt an ein entsprechendes Connexon der angrenzenden Zelle an und vervollständigt so den Kanal.

Gap-Junction-Dynamik

Connexine werden vom Ribosom auf dem rauen endoplasmatischen Retikulum translatiert und kotranslational in die ER-Membran eingefügt. Anschließend werden die Monomere zum Golgi-Netzwerk transportiert, wo sie oligomerisieren. Die hexameren Konnexone werden über sekretorische Vesikel vom Trans-Golgi-Netzwerk zur Plasmamembran transportiert. Die Connexons können sich frei entlang der Plasmamembran bewegen, bis sie auf andere Connexons treffen und Cluster bilden. Auf diese Weise werden an der Peripherie eines wachsenden Clusters ständig neue Verbindungen hinzugefügt, die eine Gap-Junction-Plakette bilden. Im Zentrum dieser Plakette werden alte Connexons endozytiert und für den Abbau markiert. Gap Junctions sind daher dynamische Anordnungen mit einem konstanten Wechsel von Verbindungen an der Membran.

Gap Junctions für Wirbellose

Gap Junctions bei Wirbellosen haben eine ähnliche Struktur wie bei Wirbeltieren; Sie bestehen jedoch aus verschiedenen Proteinen, die Innexine (Connexine der Wirbellosen) genannt werden. Obwohl Innexine eine ähnliche Transmembranstruktur haben, weisen sie keine Sequenzhomologie mit Connexinen auf. Sie unterscheiden sich auch von ihren Wirbeltier-Gegenstücken dadurch, dass sie acht statt sechs Einheiten benötigen, um einen Innexon-Halbkanal zu bilden.

Gegenstücke in Pflanzen

Anders als in tierischen Geweben, wo die Membranen benachbarter Zellen in direktem Kontakt stehen, verhindern die Zellwände in pflanzlichen Geweben den direkten Kontakt benachbarter Plasmamembranen. Die interzelluläre Kommunikation und der Austausch von Molekülen erfolgen somit über spezielle Verbindungsstellen, die sogenannten Plasmodesmen. An diesen Verbindungsstellen ist die Membran einer Zelle mit der der benachbarten Zelle verbunden und bildet einen röhrenförmigen Kanal mit einem Durchmesser von etwa 20 bis 40 nm. Somit ist das Zytoplasma benachbarter Zellen zusammenhängend und ermöglicht den regulierten Austausch verschiedener kleiner Moleküle.