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4.12: Gap Junctions
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Gap Junctions
 

PROTOKOLLE

4.12: Gap Junctions

Multizelluläre Organismen nutzen eine Vielzahl von Möglichkeiten, wie Zellen miteinander kommunizieren können. Gap Junctions sind spezialisierte Proteine, die bei Tieren Poren zwischen benachbarten Zellen bilden. Sie verbinden das Cytoplasma zwischen beiden und ermöglichen den Austausch von Molekülen und Ionen ermöglichen. Sie kommen in einer Vielzahl von Wirbellosen und Wirbeltieren vor, vermitteln zahlreiche Funktionen inklusive der Zelldifferenzierung und-entwicklung. Gleichezitig werden sie mit mit zahlreichen menschlichen Krankheiten assoziiert. Dazu gehören z.B. Herz-und Hautkrankheiten.

Die Gap Junctions der Wirbeltiere bestehen aus Transmembranproteinen, die Connexine (CX) genannt werden, und sechs Connexine bilden einen Hemikanal, der Connexon genannt wird. Der Mensch hat mindestens 21 verschiedene Formen von Connexinen. Sie werden in fast allen Zelltypen exprimiert. Ein Connexon-Halbkanal wird als homomer bezeichnet, wenn alle sechs Connexine gleich sind. Man bezeichnet sie als heteromer, wenn sie aus verschiedenen Typen zusammengesetzt sind.

Die meisten Zellen exprimieren mehr als eine Art von Connexin. Diese können funktionelle Connexon-Hemikanäle oder einen vollständigen Gap Junction-Kanal bilden, indem sie sich mit einem Gegenstück auf einer benachbarten Zelle paaren. Die Gap Junctions werden als homotypisch angesehen, wenn die einzelnen Connexone gleich sind, und als heterotypisch, wenn sie sich voneinander unterscheiden. Häufig bilden sich Cluster, die als Gap Junction-Plaques bezeichnet werden, in denen die Kanäle im Zentrum der Plaques kontinuierlich recycelt und abgebaut und an der Peripherie ersetzt werden.

Gap Junctions ermöglichen den Durchgang von Ionen, Botenstoffen, Zuckern und anderen kleinen Molekülen zwischen den Zellen. Dieser Austausch ist selektiv durchlässig und wird durch die Connexin-Zusammensetzung des Kanals bestimmt. Sie besitzen die Fähigkeit, unter bestimmten Bedingungen zwischen offenen und geschlossenen Zuständen umzuschalten. Dadurch können die Zellen den Austausch von Molekülen zwischen ihnen regulieren. Faktoren wie der pH-Wert und das Vorhandensein von Ca2+-Ionen können die Kommunikation zwischen den Zellen auf einer kürzeren Zeitskala regulieren, während die differentielle Genexpression die Art und die Häufigkeit der Connexine in den verschiedenen Zelltypen in Entwicklungs -und adulten Geweben reguliert.


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