Gap Junctions

Meercellige organismen gebruiken verschillende manieren waarop cellen met elkaar kunnen communiceren. Gap junctions zijn gespecialiseerde eiwitten die poriën vormen tussen naburige cellen bij dieren, die het cytoplasma van de twee cellen met elkaar verbindt en de uitwisseling van moleculen en ionen mogelijk maakt. Ze komen voor in een breed scala van ongewervelde en gewervelde soorten, bemiddelen talrijke functies, waaronder celdifferentiatie en ontwikkeling, en worden in verband gebracht met talrijke ziekten bij de mens, waaronder hart- en huidaandoeningen.

Gewervelde gap junctions zijn samengesteld uit transmembraaneiwitten die connexins (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. Een connexon-hemikanaal is homomeer als alle zes de connexines hetzelfde zijn, en heteromeer als ze uit verschillende typen zijn samengesteld.

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

Gap junctions laten de doorgang van ionen, second messengers, suikers en andere kleine moleculen tussen cellen toe. Deze uitwisseling is selectief permeabel en wordt bepaald door de samenstelling van de connexines van het kanaal. Ze hebben het vermogen om onder bepaalde omstandigheden te schakelen tussen open en gesloten toestanden, waardoor cellen de uitwisseling van moleculen kunnen reguleren. Factoren zoals pH en de aanwezigheid van Ca ²⁺ -ionen kunnen de communicatie tussen cellen op een kortere tijdschaal reguleren, terwijl differentiële genexpressie het type en de hoeveelheid connexines in de verschillende celtypen controleert tijdens de ontwikkelingsstadia van het weefsel.