結構生物化學/膜蛋白/間隙連線
/間隙連線/間隙連線 間隙連線緊密地以六邊形晶格模式排列。藉助電子顯微鏡,可以觀察到每個間隙連線具有 20 埃的中心孔,這是膜通道的腔。這些通道也集中在相鄰細胞細胞質膜的區域性區域,並在相鄰細胞之間的間隙中散開。兩個並置細胞的細胞質之間的間隙距離約為 35 埃。
典型的間隙連線由連線蛋白組成,連線蛋白是一種跨膜蛋白,其質量從 30 到 42 kd 不等。一個連線蛋白具有四個跨膜螺旋。連線子(半通道)是由六個連線蛋白分子組成的半通道,它們形成一個擴充套件的六邊形晶格。一對連線子可以在相鄰細胞之間的間隙中端對端連線,從而在相鄰細胞之間形成特殊的通道以進行溝通。我們的基因組包含 21 種不同的連線蛋白。不同的組織以不同的方式解碼各種連線蛋白。
圖片來自維基百科。
從三個重要方面來看,間隙連線與膜通道相比是獨一無二的。
1. 細胞間通道穿過兩層膜,而不是隻有一層膜。
2. 這些通道將細胞質連線到細胞質,而不是連線到細胞外間隙或任何細胞器的腔。
3. 不同的細胞產生形成細胞間通道的連線子。
間隙連線在形成後往往會保持開放數分鐘或數秒,因為當兩個細胞接觸時,這些通道會迅速形成。如果暴露在酸性條件或高濃度的鈣離子下,連線就會關閉。鈣離子和質子對間隙連線的關閉是一種細胞的自我保護機制,用於保護/隔離正常細胞,使其免受附近的受傷或死亡細胞的影響。膜電位和激素輔助的磷酸化有助於維持間隙連線。
再次強調,間隙連線是細胞間溝通的通道。小離子和小分子親水物質可以透過細胞間通道流動。可以透過將幾個熒光顆粒微注射到觀察到的細胞中並跟蹤熒光分子向相鄰細胞的移動來實驗性地推斷通道的孔徑大小。間隙連線促進了無機離子、氨基酸、糖和核苷酸在細胞內部的流通。大分子,如蛋白質、多糖和核酸由於其龐大的尺寸,無法透過間隙連線。總的來說,大多數小於 1 kd 的極性顆粒可以輕鬆地透過細胞連線。
間隙連線的生物學重要性
細胞間通道使得細胞間營養和交流成為可能。例如,細胞間通道在為遠離血管的細胞提供營養方面起著關鍵作用;骨細胞和晶狀體細胞是可以透過間隙連線而不是直接從血管中獲得營養的眾多細胞之一。關於細胞之間的交流,這些通道影響強力組織中的細胞,例如心肌細胞,透過蛋白質通道中離子的快速流動來補充,以表明對適當的觸發器或刺激的快速反應。
間隙連線控制著細胞分化和生長的某些方面。在分娩(新生兒出生)過程中,子宮不再庇護嬰兒,而是透過多次收縮被迫將嬰兒推出。這是一個典型的肌肉細胞同時收縮的例子,因為在分娩過程中形成了間隙連線。
由於 21 種人類連線蛋白的不同成員在組織中表達不同,因此其中一種連線蛋白的突變會產生重大後果。以連線蛋白 26 為例;連線蛋白 26 編碼重要的耳組織,連線蛋白的突變會導致耳聾(遺傳性)。這是由於耳朵中的感覺細胞之間無法成功轉運二級信使分子(三磷酸肌醇)或小離子造成的。
參考文獻:生物化學。第 6 版。紐約:W. H. Freeman and Company,2007 年。373-374。印刷。
