4.15

Gap-verbindingen

48.8K views02:39 min

Gap junctions are specialized membrane channels between neighboring animal cells. They support intercellular signaling by allowing the exchange of ions, second messengers, sugars, and other small molecules between cells.

These channels are made of transmembrane proteins called connexins, or CX proteins.

Six connexin molecules assemble into a hemichannel, also called a connexon. A connexon makes up one half of a complete gap junction channel.

Connexons can be classified into two types: homomeric and heteromeric. When all six connexins are the same type, the structure is called a homomeric connexon.

For instance, in the heart, CX40 can form homomeric connexons. However, CX40 can also combine with another heart connexin, CX43, to form a heteromeric connexon. This heteromeric connexon may have different functions, such as selectivity for specific molecules.

Connexins are first made in the rough endoplasmic reticulum. Many connexins then move to the Golgi apparatus, where they assemble into connexons. The cell then transports the connexons to the plasma membrane. There, they pair with connexons from neighboring cells.

Together, the two hemichannels form a complete gap junction channel that directly connects the cytoplasm of both cells.

Many of these channels cluster together to form structures called gap junction plaques.

In many tissues, gap junction channels remain open under normal conditions, allowing continuous communication between cells.

In the heart, this open state is essential. Gap junctions allow electrical signals to spread rapidly from one cell to the next. Because ions move directly between neighboring cells, large groups of cardiomyocytes contract together in a coordinated, rhythmic pattern.

However, gap junctions are not permanently open. For example, when intracellular calcium levels rise, conformational changes in the connexin proteins cause the channel to close.

Overview

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Meercellige organismen gebruiken verschillende manieren waarop cellen met elkaar kunnen communiceren. Gap-junctions zijn gespecialiseerde eiwitten die poriën vormen tussen aangrenzende cellen bij dieren, waardoor het cytoplasma tussen de twee wordt verbonden en de uitwisseling van moleculen en ionen mogelijk wordt opgebouwd. Ze worden aangetroffen in een breed scala aan ongewervelde en gewervelde soorten, bemiddelen in talrijke functies, waaronder celdifferentiatie en -ontwikkeling, en worden in relatie gebracht met talrijke menselijke ziekten, waaronder hart- en huidaandoeningen.

Gap-junctions van gewervelde dieren zijn opgebouwd uit transmembraaneiwitten die connexines (CX) worden genoemd, en zes connexines vormen een hemikanaal dat een connexon wordt genoemd. Mensen hebben minstens 21 verschillende vormen van connexines die in bijna alle celtypen tot expressie komen. Van een connexon-hemikanaal wordt gezegd dat het homomeer is als alle zes connexines hetzelfde zijn, en heteromeer als het uit verschillende typen bestaat.

De meeste cellen brengen meer dan één type connexine tot expressie. Deze kunnen functionele connexon-hemikanalen of een volledig gap-junction-kanaal vormen door te paren met een tegenhanger op een aangrenzende cel. De gap-junctions worden als homotypisch beschouwd als elke connexon hetzelfde is, en als heterotypisch als ze verschillen. Clusters die gap-junction-plaques worden genoemd, vormen zich vaak waar de kanalen voortdurend worden gerecycled en afgebroken in het midden van de plaques en worden vervangen aan de periferie.

Gap-junctions maken de doorgang van ionen, tweede boodschappers, suikers en andere kleine moleculen tussen cellen mogelijk. Deze uitwisseling is selectief permeabel en wordt bepaald door de connexinesamenstelling van het kanaal. Ze bezitten het vermogen om, onder bepaalde omstandigheden, te schakelen tussen open en gesloten toestanden, waardoor cellen de uitwisseling van moleculen daartussen kunnen reguleren. Factoren zoals de pH en de aanwezigheid van Ca²⁺ionen kunnen de communicatie tussen cellen op een kortere tijdschaal reguleren, terwijl differentiële genexpressie het type en de overvloed aan connexines in de verschillende celtypen in ontwikkelings- en volwassen weefsels controleert.

Transcript

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gap junctions are specialized membrane channels between neighboring animal cells. They support intercellular signaling by allowing the exchange of ions, second messengers, sugars, and other small molecules between cells.

These channels are made of transmembrane proteins called connexins, or CX proteins.

Six connexin molecules assemble into a hemichannel, also called a connexon. A connexon makes up one half of a complete gap junction channel.

Connexons can be classified into two types: homomeric and heteromeric. When all six connexins are the same type, the structure is called a homomeric connexon.

For instance, in the heart, CX40 can form homomeric connexons. However, CX40 can also combine with another heart connexin, CX43, to form a heteromeric connexon. This heteromeric connexon may have different functions, such as selectivity for specific molecules.

Connexins are first made in the rough endoplasmic reticulum. Many connexins then move to the Golgi apparatus, where they assemble into connexons. The cell then transports the connexons to the plasma membrane. There, they pair with connexons from neighboring cells.

Together, the two hemichannels form a complete gap junction channel that directly connects the cytoplasm of both cells.

Many of these channels cluster together to form structures called gap junction plaques.

In many tissues, gap junction channels remain open under normal conditions, allowing continuous communication between cells.

In the heart, this open state is essential. Gap junctions allow electrical signals to spread rapidly from one cell to the next. Because ions move directly between neighboring cells, large groups of cardiomyocytes contract together in a coordinated, rhythmic pattern.

However, gap junctions are not permanently open. For example, when intracellular calcium levels rise, conformational changes in the connexin proteins cause the channel to close.

Explore More Videos

Connexin Proteins

Connexon Hemichannels

Cell Communication

Molecular Permeability

Gene Expression

Developmental Biology