Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Connexon
Коннексон и коннексин structure.svg
Коннексон и структура коннексина
Подробности
Идентификаторы
латинскийConnexona
THH1.00.01.1.02025
Анатомическая терминология

В биологии , A коннексон , также известный как коннексин hemichannel , представляет собой сборка из шести белков , называемых коннексины , которые образуют поры для щелевых контактов между цитоплазмами два соседних клеток . Этот канал обеспечивает двунаправленный поток ионов и сигнальных молекул. [1] Коннексон - это полуканал, обеспечиваемый клеткой на одной стороне соединения; два коннексона из противоположных клеток обычно объединяются, чтобы сформировать полный межклеточный канал щелевого соединения. Однако в некоторых клетках сам полуканал активен как проводник между цитоплазмой и внеклеточным пространством., что позволяет переносить ионы и небольшие молекулы ниже 1-2 кДа. Мало что известно об этой функции коннексонов, кроме новых данных, указывающих на их ключевую роль во внутриклеточной передаче сигналов . [2]

Коннексоны, состоящие из коннексинов одного типа, считаются гомомерными , а коннексоны, состоящие из разных типов коннексинов, являются гетеромерными . [3]

Структура [ править ]

Сборка [ править ]

Сборка коннексонов начинается с синтеза коннексинов внутри клетки и заканчивается образованием бляшек канала щелевых соединений на клеточной мембране. Белки субъединицы коннексина, из которых состоят коннексоны, синтезируются на мембранах эндоплазматического ретикулума клеток . Эти субъединицы затем олигомеризуются или объединяются с другими более мелкими частями в коннексоны в аппарате Гольджи . [4] Затем коннексоны доставляются в нужное место на плазматической мембране. Затем коннексоны состыковываются с совместимыми коннексонами из соседней клетки с образованием бляшек канала щелевых соединений. [4] Большая часть этого процесса опосредуется фосфорилированием.различных ферментов и белков, позволяя и предотвращая взаимодействие между определенными белками. [4]

Общие [ править ]

Коннексоны способствуют образованию щелевых контактов и являются важным компонентом электрических синапсов в нервных путях. [4] В одном щелевом соединении коннексоны будут собираться вокруг водной пористой мембраны, образуя полуканал, состоящий из коннексинов. Коннексины - это более мелкие белковые молекулы, которые составляют коннексоны и играют решающую роль в образовании щелевых контактов. Структурно коннексины состоят из 4 альфа-спиральных трансмембранных доменов, соединенных 2 внеклеточными петлями и 1 цитоплазматической петлей, при этом как N-, так и C-концыпроживают внутриклеточно. Типы коннексина можно дополнительно дифференцировать, используя их прогнозируемую молекулярную массу (например, коннексин 43 имеет Cx 43 из-за его молекулярной массы 43 кДа). Коннексоны образуют щелевой переход, стыкуя полуканал с другим полуканалом в соседней клеточной мембране. [2] Во время этой фазы происходит формирование межклеточных каналов, охватывающих обе плазматические мембраны. Впоследствии этот процесс приводит к лучшему пониманию того, как электрические синапсы создаются между нейронами. [2]

Деградация [ править ]

Структура коннексона разрушается при его удалении из плазматической мембраны. Коннексоны будут интернализованы самой клеткой как структура с двойной мембраной канала (из-за стыковки полуканалов). [4] Это называется интернализацией или эндоцитозом . Исследования показывают, что щелевые соединения в целом могут быть интернализованы с использованием более чем одного метода, но наиболее известным и наиболее изученным является метод клатрин-опосредованного эндоцитоза . [4] Проще говоря, этот процесс состоит из связывания лиганда с рецептором, передающего сигнал для определенной части мембраны, которая должна быть покрыта клатрином . [4] Эта часть мембраны затем прорастает в клетку, образуя пузырек.. Теперь присутствующие в клеточной мембране коннексоны будут разрушаться лизосомными путями. [4] Лизосомы способны расщеплять белки коннексона, потому что они содержат определенные ферменты , которые созданы специально для этого процесса. Считается, что убиквитинирование сигнализирует о деградации внутри клетки. [4]

Функции сотовой связи [ править ]

Свойства [ править ]

Свойства отдельных белков коннексина определяют общие свойства всего канала коннексона. Проницаемость и селективность каналов определяются его шириной, а также молекулярной селективностью коннексинов , такие как заряд селективность. [2] Исследования показывают, что коннексоны особенно проницаемы для растворимых вторичных мессенджеров , аминокислот , нуклеотидов , ионов и глюкозы. [2] Каналы также чувствительны к напряжению. Каналы связи имеют зависящие от напряжения вентили, которые открываются или закрываются в зависимости от разницы в напряжении между внутренними частями двух ячеек. [2]Gates также может показывать чувствительность к напряжению в зависимости от разницы в напряжении внутри и снаружи ячейки (т. Е. Мембранного потенциала ). [2]

Модуляция [ править ]

Связь между щелевыми соединениями можно модулировать / регулировать разными способами. Основные виды модуляции:

  • Химический - один из распространенных типов химической модуляции - это взаимодействие Ca 2+ и определенных доменов коннексинов. Это не совсем понятно, однако предполагается, что это взаимодействие заставляет Ca 2+ блокировать поры канала. Другая форма химической модуляции - это реакция канала на закисление (снижение внутриклеточного pH ). Было обнаружено, что внутриклеточное закисление вызывает изменение С-концевого домена коннексинов, что затем снижает активность канала. [2]
  • Фосфорилирование белков - фосфорилирование белков регулирует связь между каналами множеством способов, контролируя: перенос коннексинов из аппарата Гольджи, накопление коннексонов в определенных областях и деградацию ненужных каналов. Процесс этих действий очень сложен, но известно участие фосфорилирования белков. [2]
  • Гуморально- гуморальная модуляция коммуникации через щелевые соединения осуществляется с помощью многих биомолекул, таких как нейротрансмиттеры , факторы роста и различные биоактивные соединения . Нейротрансмиттеры, такие как адреналин и норадреналин, работают в нейрональных щелевых соединениях, вызывая распространение потенциалов действия вниз по нейронам. Эти типы щелевых контактов с таким типом модуляции часто обнаруживаются в нейронах сердечной ткани и сетчатке позвоночных. [2]

Общие функции [ править ]

Коннексоны играют важную роль в поведении и нейрофизиологии. Многие детали, связанные с их патологическими функциями, остаются неизвестными, поскольку исследования начались совсем недавно. В центральной нервной системе (ЦНС) коннексоны играют важную роль в таких состояниях, как эпилепсия , ишемия , воспаление и нейродегенерация . [1]Молекулярный механизм того, как коннексоны играют роль в перечисленных выше условиях, еще не полностью изучен и находится в стадии дальнейших исследований. Наряду с их ключевой ролью в ЦНС, коннексоны имеют решающее значение в функционировании сердечных тканей. Прямое соединение позволяет быстро и синхронно возбуждать нейроны сердца, что объясняет способность сердца быстро биться и изменять его частоту в ответ на определенные стимулы. [2] Коннексоны также играют важную роль в развитии клеток. В частности, их роль в нейрогенезезанимается развитием мозга, а также восстановлением мозга при определенных заболеваниях / патологиях, а также помогает как в делении, так и в пролиферации клеток. Механизм, с помощью которого коннексоны помогают в этих процессах, все еще исследуется, однако в настоящее время понятно, что этот механизм включает пуринергическую передачу сигналов (форма внеклеточной передачи сигналов, опосредованная пуриновыми нуклеотидами и нуклеозидами, такими как аденозин и АТФ) и проницаемость для АТФ. [1] Другими важными функциями коннексонов являются чувствительность к глюкозе и передача сигналов . Коннексоны вызывают изменения во внеклеточной концентрации глюкозы, влияющие на поведение при приеме пищи / сытости, циклы сна и бодрствования и потребление энергии. [1]Дальнейшие исследования показывают, что происходит увеличение поглощения глюкозы, опосредованное коннексонами (механизм которых до сих пор полностью не изучен), а также в периоды сильного стресса и воспаления. [1] Недавние исследования также показывают, что коннексоны могут влиять на синаптическую пластичность , обучение, память, зрение и сенсомоторную синхронизацию.

Связанные заболевания [ править ]

Некоторые из заболеваний, связанных с коннексонами, - это сердечно-сосудистые заболевания и диабет , то есть неспособность организма вырабатывать инсулин для поглощения глюкозы клетками и деградация более мелких единиц коннексонов, называемых коннексинами, что может приводить к возникновению сердечных заболеваний. Сердечно-сосудистые заболевания и диабет I и II типа поражают аналогичные участки в клетках сердца и поджелудочной железы. Это место является щелевым соединением, где коннексоны способствуют быстрым межклеточным взаимодействиям посредством электрических передач. Щелевые соединения часто присутствуют в нервных окончаниях, таких как сердечная мышца, и важны для поддержания гомеостаза.в печени и правильной функции почек. Сам щелевой контакт представляет собой структуру, которая представляет собой специализированный трансмембранный белок, образованный полуканалом коннексона. [5] Сердечно-сосудистые заболевания и, возможно, диабет I и II типа связаны с основным белком коннексином, который составляет щелевое соединение.

В сердечно - сосудистых заболеваниях, Сх43 (коннексин 43), субъединица в коннексон, является общими белками , стимулирующих щелевых контактов кардио миоцитов мышечных клеток интеркалированных дисков , способствующих синхронизированным биение сердца. При возникновении сердечно-сосудистого заболевания субъединица Сх43 начинает проявлять признаки окислительного стресса, способности сердца противодействовать накоплению вредных токсинов из-за возраста или диеты, что приводит к снижению сосудистых функций. [5] Кроме того, сниженная экспрессия Сх43 в сосудистой ткани, которая играет роль в переформировании желудочков и заживлении ран после инфаркта миокарда , присутствует при структурных заболеваниях сердца. [6] Однако механизмы Cx43 в сердце все еще плохо изучены.[6] В целом, эти изменения в экспрессии Сх43 и оксидантный стресс могут приводить к нарушениям скоординированного биения сердца, предрасполагая его к сердечным аритмиям . [5]

Коннексоны также связаны с диабетом типа I и типа II . Субъединица Cx36 (коннексин 36) опосредует экскрецию инсулина и индуцированное глюкозой высвобождение инсулина из щелевых соединений печени и поджелудочной железы. [3] Гомеостаз в печени и органах поджелудочной железы поддерживается сложной системой клеточных взаимодействий, называемой эндокринной передачей сигналов. Секреция гормонов в кровоток для нацеливания на отдаленные органы. Однако эндокринная передача сигналов в поджелудочной железе и печени осуществляется на коротких расстояниях в клеточной мембране посредством сигнальных путей, ионных каналов, рецепторов , связанных с G-белком, рецепторов тирозинкиназы и межклеточного контакта. [3]Щелевые соединения в этих тканях, поддерживаемые эндокринной передачей сигналов, регулируют внутриклеточные сигналы между клетками и более крупными системами органов, плотно соединяя соседние клетки друг с другом. Плотное прилегание щелевого соединения таково, что клетки ткани могут общаться более эффективно и поддерживать гомеостаз. Таким образом, цель щелевого соединения - регулировать прохождение ионов, питательных веществ, метаболитов, вторичных мессенджеров и небольших биологических молекул. [3]При диабете последующая потеря или деградация Сх36 существенно подавляет выработку инсулина в поджелудочной железе и глюкозы в печени, что имеет жизненно важное значение для выработки энергии для всего организма. Дефицит Сх36 отрицательно влияет на способность щелевого соединения работать в этих тканях, приводя к снижению функции и возможному заболеванию. Подобные симптомы, связанные с потерей или деградацией щелевого соединения, наблюдались при диабете типа II, однако функция Cx36 при диабете типа 1 и типа II у людей все еще неизвестна. Кроме того, коннексин Cx36 кодируется геном GJD2, который имеет предрасположенность по локусу гена к диабету типа II и диабетическому синдрому. [3]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Cheung, Жизель; Чевер, Оана; Руах, Натали (4 ноября 2014 г.). «Коннексоны и паннексоны: новички в нейрофизиологии» . Границы клеточной неврологии . 8 : 348. DOI : 10,3389 / fncel.2014.00348 . PMC  4219455 . PMID  25408635 .
  2. ^ a b c d e f g h i j k Эрве, Жан-Клод; Деранджон, Микаэль (01.09.2012). «Межклеточная коммуникация, опосредованная щелевыми соединениями». Клеточные и тканевые исследования . 352 (1): 21–31. DOI : 10.1007 / s00441-012-1485-6 . PMID 22940728 . S2CID 176666 .  
  3. ^ a b c d e Райт, Жозефина; Ричардс, Тоби; Беккер, Дэвид (2012-03-01). «Коннексины и диабет» . Кардиологические исследования и практика . 2012 : 496904. дои : 10,1155 / 2012/496904 . PMC 3303578 . PMID 22536530 .  
  4. ^ a b c d e f g h i Тевенин, Анастасия Ф (2013-03-07). «Белки и механизмы, регулирующие сборку, интернализацию и деградацию щелевых соединений» . Физиология . 28 (2): 93–116. DOI : 10.1152 / physiol.00038.2012 . PMC 3768091 . PMID 23455769 .  
  5. ^ a b c Томаселли, Гордон Ф. (04.12.2010). «Окислительный стресс нарушает сердечную связь» . Журнал клинических исследований . 120 (1): 87–89. DOI : 10,1172 / jci41780 . PMC 2798705 . PMID 20038808 .  
  6. ^ а б Чжан, Ян; Ван, Хунтао; Ковач, Аттила; Кантер, Эвелин; Ямада, Кэтрин (01.02.2010). «Сниженная экспрессия Cx43 ослабляет ремоделирование желудочков после инфаркта миокарда за счет нарушения передачи сигналов TGF-β» . Американский журнал физиологии. Сердце и физиология кровообращения . 298 (2): H477-87. DOI : 10.1152 / ajpheart.00806.2009 . PMC 2822575 . PMID 19966054 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Эндрю Л. Харрис и Даррен Лок (2009). Коннексины, Путеводитель . Нью-Йорк: Спрингер. п. 574. ISBN 978-1-934115-46-6.