Войти
| Connexon | |
|---|---|
 Connexon и структура коннексина | |
| Подробности | |
| Идентификаторы | |
| Latin | connexona |
| TH | H1.00.01.1.02025 |
| Анатомическая терминология [редактирование в Викиданных ] | |
В биологии коннексон, также известный как полуканал коннексина, набор из шести белков, называемых коннексинами, которые образуют поры для щелевого соединения между цитоплазмой двух соседних клеток. Этот канал обеспечивает двунаправленный поток ионов и сигнальных молекул. Соединение - это полуканал, обеспечиваемый ячейкой 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, обеспечивая перенос ионов и небольших молекул ниже 1-2 кДа. Мало что известно об этой функции коннексонов, кроме новых данных, указывающих на их ключевую роль в внутриклеточной передаче сигналов.
Коннексоны, состоящие из коннексинов одного типа, считаются гомомерными, в то время как коннексоны, состоящие из разных типов коннексинов коннексины гетеромерные.
Сборка коннексонов начинается с синтеза коннексинов внутри клетки и заканчивается с образованием бляшек канала щелевого соединения на клеточной мембране. Белки субъединицы коннексина, составляющие коннексоны, синтезируются на мембранах клеток эндоплазматического ретикулума. Эти субъединицы затем олигомеризуются или объединяются с другими более мелкими частями в коннексоны в аппарате Гольджи. Затем коннексоны доставляются в нужное место на плазматической мембране. Затем коннексоны состыковываются с совместимыми коннексонами из соседней клетки с образованием бляшек канала щелевых соединений. Большая часть этого процесса опосредуется фосфорилированием различных ферментов и белков, позволяя и предотвращая взаимодействие между определенными белками.
Коннексоны способствуют образованию щели соединения и являются важным компонентом электрических синапсов в нервных путях. 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-концы находятся внутриклеточно. Типы коннексина могут быть дополнительно дифференцированы с использованием их предсказанной молекулярной массы (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. Во время этой фазы происходит формирование межклеточных каналов, охватывающих обе плазматические мембраны. Впоследствии этот процесс приводит к лучшему пониманию того, как электрические синапсы облегчаются между нейронами.
Структура коннексона разрушается при ее удалении из плазматической мембраны. Коннексоны будут интернализованы самой клеткой как структура с двойной мембраной канала (из-за стыковки полуканалов). 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 опосредованного клатрином эндоцитоза. Проще говоря, этот процесс состоит из связывания лиганда с рецептором, передающим сигнал для определенной части мембраны, которая должна быть покрыта клатрином. Эта часть мембраны затем прорастает в клетку, образуя везикулу. Теперь присутствующие в клеточной мембране коннексоны будут разлагаться лизосомными путями. Лизосомы способны расщеплять белки коннексона, потому что они содержат специфические ферменты, которые созданы специально для этого процесса. Считается, что убиквитинирование сигнализирует о деградации внутри клетки.
Свойства отдельных белков коннексина определяют общие свойства весь канал коннексона. проницаемость и селективность каналов определяется его шириной, а также молекулярной селективностью коннексинов, такой как селективность заряда. Исследования показывают, что коннексоны особенно проницаемы для растворимых вторичных мессенджеров, аминокислот, нуклеотидов, ионов и глюкозы. 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. Gates также может показывать чувствительность к напряжению в зависимости от разницы в напряжении внутри и снаружи ячейки (например, мембранный потенциал ).
Связь между щелевыми соединениями можно модулировать / регулировать разными способами.. Основные типы модуляции:
Коннексоны играют решающую роль в поведении и нейрофизиологии. Многие детали, касающиеся их патологических функций, 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. 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. Коннексоны также играют важную роль в развитии клеток. В частности, их роль в нейрогенезе, связанном с развитием мозга, а также восстановлением мозга при определенных заболеваниях / патологиях, а также содействием как делению клеток, так и 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 в ATP. Другие важные роли коннексонов - определение глюкозы и передача сигнала. Коннексоны вызывают изменения во внеклеточной концентрации глюкозы, влияющие на поведение при приеме пищи / сытости, циклы сна-бодрствования и потребление энергии. 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. Недавние исследования также показывают, что коннексоны могут влиять на синаптическую пластичность, обучение, память, зрение и сенсомоторное управление.
Некоторыми заболеваниями, связанными с коннексонами, являются сердечно-сосудистые заболевания и диабет, то есть неспособность организма вырабатывать инсулин для захват глюкозы клетками и деградация в более мелких единицах коннексонов, называемых коннексинами, что, возможно, приводит 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 переход представляет собой структуру, которая представляет собой специализированный трансмембранный белок, образованный полуканалом коннексона. Сердечно-сосудистые заболевания и, возможно, диабет типа I и II связаны с основным белком коннексином, который составляет щелевое соединение.
При сердечно-сосудистых заболеваниях Cx43 (коннексин 43), субъединица коннексона, представляет собой общий белок щелевого соединения, стимулирующий кардио миоциты мышечные клетки интеркалированных дисков, способствующие синхронному сокращению 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. Кроме того, сниженная экспрессия Cx43 в сосудистой ткани, которая играет роль в переформировании желудочков и заживлении ран после инфаркта миокарда, присутствует при структурном заболевании сердца. Однако механизмы Cx43 в сердце все еще плохо изучены. В целом, эти изменения в экспрессии Сх43 и оксидантный стресс могут привести к нарушениям согласованного биения сердца, предрасполагая его к сердечным аритмиям.
Коннексоны также связаны с типом I и Сахарный диабет II типа. Субъединица Cx36 (коннексин 36) опосредует экскрецию инсулина и индуцированное глюкозой высвобождение инсулина из щелевых соединений печени и поджелудочной железы. 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 межклеточный контакт. 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. 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.
