Плотные контакты - Tight junction

Плотные контакты
Плотный переход сотовой связи-ru.svg
Схема плотного примыкания
подробности
Идентификаторы
латинскийjunctio occludens
MeSHD019108
THH1.00.01.1.02007
FMA67397
Анатомическая терминология

Узкие стыки, также известен как закупоривающие соединения или zonulae occludentes (единственное число, zonula occludens) являются мультибелковыми соединительные комплексы чья основная функция заключается в предотвращении утечки транспортируемых растворенных веществ и воды и герметизации парацеллюлярный путь. Плотные соединения могут также служить в качестве путей утечки, образуя селективные каналы для небольших катионов, анионов или воды. Плотные соединения присутствуют в основном у позвоночных (за исключением Оболочки[1]). Соответствующие соединения, которые встречаются у беспозвоночных: перегородки.

Структура

Плотные соединения состоят из разветвленной сети запечатывающих нитей, каждая из которых действует независимо от других. Следовательно, эффективность соединения в предотвращении прохождения ионов возрастает экспоненциально с увеличением количества цепей. Каждая цепочка образована из ряда трансмембранных белков, встроенных в обе плазматические мембраны, с внеклеточными доменами, непосредственно соединяющими друг друга. Есть по крайней мере 40 различных белков, составляющих плотные контакты.[2] Эти белки состоят как из трансмембранных, так и из цитоплазматических белков. Три основных трансмембранных белка: окклюдин, клаудины, и молекула стыковой адгезии (ВАРЕНЬЕ ) белки. Они связываются с различными белками периферической мембраны, такими как ZO-1, расположенными на внутриклеточной стороне плазматической мембраны, которые прикрепляют нити к актин компонент цитоскелет.[3] Таким образом, плотные контакты соединяют цитоскелеты соседних клеток.

Изображение трансмембранных белков, образующих плотные контакты: окклюдина, клаудинов и белков JAM.

Трансмембранные белки:

  • Окклюдин был первым идентифицированным интегральным мембранным белком. Он имеет молекулярную массу ~ 60 кДа. Он состоит из четырех трансмембранных доменов, причем как N-конец, так и C-конец белка являются внутриклеточными. Он образует две внеклеточные петли и одну внутриклеточную петлю. Эти петли помогают регулировать межклеточную проницаемость.[4] Окклюдин также играет ключевую роль в клеточной структуре и барьерной функции.[5]
  • Claudins были открыты после окклюдина и представляют собой семейство из 24 различных белков млекопитающих.[6] Они имеют молекулярную массу ~ 20 кДа. Они имеют структуру, аналогичную структуре окклюдина, в том, что они имеют четыре трансмембранных домена и аналогичную петлевую структуру. Считается, что они являются основой плотных контактов и играют важную роль в способности плотных контактов герметизировать околеклеточное пространство.[7] Различные клаудины обнаруживаются в разных частях тела человека.
  • Соединение молекул адгезии (ВАРЕНЬЕ ) являются частью суперсемейства иммуноглобулинов. Они имеют молекулярную массу ~ 40 кДа. Их структура отличается от структуры других интегральных мембранных белков тем, что они имеют только один трансмембранный белок вместо четырех. Он помогает регулировать функцию параклеточного пути плотных контактов, а также помогает поддерживать полярность клеток.[8]

Функции

Они выполняют жизненно важные функции:[9]

  • Они скрепляют клетки.
  • Барьерная функция, которая может быть далее подразделена на защитные барьеры и функциональные барьеры, служащие таким целям, как транспортировка материалов и поддержание осмотического баланса:
    • Плотные соединения помогают поддерживать полярность клеток, предотвращая латеральную диффузию интегральных мембранных белков между клетками. апикальный и боковой / базальный поверхностей, позволяя выполнять специализированные функции каждой поверхности (например, опосредованные рецептором эндоцитоз на апикальной поверхности и экзоцитоз на базолатеральной поверхности) необходимо сохранить. Это направлено на сохранение межклеточного транспорта.
    • Плотные соединения препятствуют прохождению молекул и ионов через пространство между плазматическими мембранами соседних клеток, поэтому материалы должны фактически проникать в клетки (путем распространение или активный транспорт ), чтобы пройти через ткань. Исследование с использованием методов замораживания-разрушения в электронной микроскопии идеально подходит для выявления латеральной протяженности плотных контактов в клеточных мембранах и было полезно для демонстрации того, как образуются плотные контакты.[10] Ограниченный внутриклеточный путь, обеспечиваемый барьерной системой плотного соединения, позволяет точно контролировать, какие вещества могут проходить через конкретную ткань. (Плотные соединения играют эту роль в поддержании гематоэнцефалический барьер.) В настоящее время все еще неясно, является ли контроль активным или пассивным и как эти пути формируются. В одном исследовании параклеточного транспорта через плотное соединение в проксимальных канальцах почек предлагается модель двойного пути: большие разрывы щелей, образованные нечастыми нарушениями целостности комплекса TJ и многочисленными маленькими круглыми порами.[11]

В физиологии человека выделяют два основных типа эпителий с использованием различных типов барьерного механизма. Эпидермальные структуры, такие как кожа, образуют барьер из многих слоев ороговевших плоскоклеточных клеток. С другой стороны, внутренний эпителий чаще полагается на плотные контакты для выполнения своей барьерной функции. Этот вид барьера в основном состоит из одного или двух слоев клеток. Долгое время оставалось неясным, играют ли плотные межклеточные соединения какую-либо роль в барьерной функции кожи и подобного внешнего эпителия, но недавние исследования показывают, что это действительно так.[12]

Классификация

Эпителии классифицируются как «плотные» или «дырявые» в зависимости от способности плотных соединений предотвращать попадание воды и растворенное вещество движение:[13]

  • Плотный эпителий имеют плотные соединения, которые предотвращают большинство движений между клетками. Примеры плотного эпителия включают дистальный извитый каналец, то сборный канал из нефрон в почка, а желчь протоки, разветвляющиеся через печень ткань. Другими примерами являются гематоэнцефалический барьер и гематоэнцефалический барьер спинномозговой жидкости
  • Дырявый эпителий не имеют этих плотных стыков или имеют менее сложные плотные стыки. Например, плотное соединение в проксимальном канальце почки, очень дырявый эпителий, имеет только два-три соединительных тяжа, и эти тяжи нечасто обнаруживают разрывы больших щелей.

Смотрите также

ТЕМ отрицательно окрашенных проксимальный извитый каналец крысы почка ткань при увеличении ~ 55,000x и 80 кВ с плотным соединением. Обратите внимание, что три темные линии плотности соответствуют плотности белкового комплекса, а светлые линии между ними соответствуют межклеточному пространству.

использованная литература

  1. ^ Банерджи, Свати; Sousa, Aurea D .; Бхат, Манзур А. (2006). «Организация и функции септатных соединений: эволюционная перспектива». Биохимия клетки и биофизика. 46 (1): 65–78. Дои:10.1385 / CBB: 46: 1: 65. ISSN  1085-9195. PMID  16943624. S2CID  3119021.
  2. ^ Италли, Кристина М. Ван; Андерсон, Джеймс М. (1 августа 2009 г.). «Физиология и функция плотного соединения». Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии. 1 (2): a002584. Дои:10.1101 / cshperspect.a002584. ISSN  1943-0264. ЧВК  2742087. PMID  20066090.
  3. ^ Андерсон, JM; Ван Италли, CM (август 2009 г.). «Физиология и функция плотного соединения». Холодная весна Харб Perspect Biol. 1 (2): a002584. Дои:10.1101 / cshperspect.a002584. ЧВК  2742087. PMID  20066090.
  4. ^ Вольбург, Хартвиг; Липпольдт, Андреа; Эбнет, Клаус (2006), «Плотные соединения и барьер между кровью и мозгом», Узкие стыки, Springer, США, стр. 175–195, Дои:10.1007/0-387-36673-3_13, ISBN  9780387332017
  5. ^ Лю, Вэй-Е; Ван, Чжи-Бинь; Чжан Ли-Чао; Вэй, Синь; Ли, Линг (2012-06-12). «Плотное соединение в гематоэнцефалическом барьере: обзор структуры, регуляции и регулирующих веществ». ЦНС нейробиология и терапия. 18 (8): 609–615. Дои:10.1111 / j.1755-5949.2012.00340.x. ISSN  1755-5930. ЧВК  6493516. PMID  22686334.
  6. ^ Schneeberger, Eveline E .; Линч, Роберт Д. (июнь 2004 г.). «Узкая развязка: многофункциональный комплекс». Американский журнал физиологии. Клеточная физиология. 286 (6): C1213 – C1228. Дои:10.1152 / ajpcell.00558.2003. ISSN  0363-6143. PMID  15151915.
  7. ^ Mitic, Laura L .; Ван Италли, Кристина М .; Андерсон, Джеймс М. (август 2000 г.). "Молекулярная физиология и патофизиология плотных соединений I. Структура и функция плотных соединений: уроки мутантных животных и белков". Американский журнал физиологии. Физиология желудочно-кишечного тракта и печени. 279 (2): G250 – G254. Дои:10.1152 / ajpgi.2000.279.2.g250. ISSN  0193-1857. PMID  10915631.
  8. ^ Луиссин, Анни-Клод; Артус, Седрик; Ледяной, Фабьен; Ганешамурти, Каятири; Couraud, Пьер-Оливье (09.11.2012). «Плотные соединения гематоэнцефалического барьера: физиологическая архитектура и нарушение регуляции, связанное с заболеванием». Жидкости и барьеры ЦНС. 9 (1): 23. Дои:10.1186/2045-8118-9-23. ISSN  2045-8118. ЧВК  3542074. PMID  23140302.
  9. ^ Кафедра биологии. «Герметичные соединения (и другие сотовые соединения)». Дэвидсон колледж. Получено 2015-01-12.
  10. ^ Chalcroft, J. P .; Булливант, S (1970). «Интерпретация клеточной мембраны печени и структуры соединения, основанная на наблюдении реплик перелома замораживания с обеих сторон перелома». Журнал клеточной биологии. 47 (1): 49–60. Дои:10.1083 / jcb.47.1.49. ЧВК  2108397. PMID  4935338.
  11. ^ Guo, P; Вайнштейн, AM; Weinbaum, S (август 2003 г.). «Ультраструктурная модель двойного пути для плотного соединения эпителия проксимальных канальцев крысы». Американский журнал физиологии. Почечная физиология. 285 (2): F241–57. Дои:10.1152 / айпренал.00331.2002. PMID  12670832.
  12. ^ Киршнер, Нина; Бранднер, JM (июнь 2012 г.). «Барьеры и многое другое: функции белков плотного контакта в коже». Летопись Нью-Йоркской академии наук. 1257: 158–166. Дои:10.1111 / j.1749-6632.2012.06554.x. PMID  22671602.
  13. ^ Кафедра биологии. «Герметичные соединения и другие сотовые связи». Дэвидсон колледж. Получено 2013-09-20.

внешние ссылки