Těsné spojení - Tight junction

Těsné spojení
Celulární těsný spoj-en.svg
Schéma těsného spojení
Detaily
Identifikátory
latinskýjunctio occludens
PletivoD019108
THH1.00.01.1.02007
FMA67397
Anatomická terminologie

Těsná spojení, také známý jako uzavírající křižovatky nebo zonulae occludentes (jednotné číslo, zonula occludens) jsou multiproteiny spojovací komplexy jehož obecnou funkcí je zabránit úniku přepravovaných látek a vody a utěsnit paracelulární dráha. Těsná spojení mohou také sloužit jako propustné cesty vytvářením selektivních kanálů pro malé kationty, anionty nebo vodu. Těsná spojení jsou přítomna většinou u obratlovců (s výjimkou Pláštěnky[1]). Odpovídající křižovatky, které se vyskytují u bezobratlých, jsou septační křižovatky.

Struktura

Těsná spojení se skládají z rozvětvené sítě těsnících pramenů, z nichž každý působí nezávisle na ostatních. Proto účinnost spojení při prevenci iontového průchodu exponenciálně roste s počtem řetězců. Každé vlákno je tvořeno řadou transmembránových proteinů zabudovaných do obou plazmatických membrán, přičemž extracelulární domény se k sobě přímo připojují. Existuje alespoň 40 různých proteinů, které tvoří těsné spoje.[2] Tyto proteiny se skládají z transmembránových i cytoplazmatických proteinů. Tři hlavní transmembránové proteiny jsou okluzin, klaudiny a molekula adheze spojení (DŽEM ) bílkoviny. Ty se asociují s různými proteiny periferní membrány, jako je ZO-1 umístěné na intracelulární straně plazmatické membrány, které ukotví vlákna k aktin složka cytoskelet.[3] Těsná spojení tedy spojují cytoskelety sousedních buněk.

Znázornění transmembránových proteinů, které tvoří těsná spojení: oklucin, klaudiny a proteiny JAM.

Transmembránové proteiny:

  • Okluze byl první identifikovaný integrální membránový protein. Má molekulovou hmotnost ~ 60 kDa. Skládá se ze čtyř transmembránových domén a N-konec i C-konec proteinu jsou intracelulární. Vytváří dvě extracelulární smyčky a jednu intracelulární smyčku. Tyto smyčky pomáhají regulovat paracelulární permeabilitu.[4] Occludin také hraje klíčovou roli v buněčné struktuře a bariérové ​​funkci.[5]
  • Claudins byly objeveny po okludinu a jsou rodinou 24 různých savčích proteinů.[6] Mají molekulovou hmotnost ~ 20 kDa. Mají strukturu podobnou struktuře oklucinu v tom, že mají čtyři transmembránové domény a podobnou strukturu smyčky. Jsou chápány jako páteř těsných spojů a hrají významnou roli ve schopnosti těsného spojení utěsnit paracelulární prostor.[7] Různé klaudiny se nacházejí na různých místech v celém lidském těle.
  • Molekuly adheze spojů (DŽEM ) jsou součástí nadrodiny imunoglobulinů. Mají molekulovou hmotnost ~ 40 kDa. Jejich struktura se liší od struktury ostatních integrálních membránových proteinů v tom, že mají pouze jeden transmembránový protein místo čtyř. Pomáhá regulovat funkci paracelulárních drah těsných spojů a také se podílí na udržování polarity buněk.[8]

Funkce

Plní životní funkce:[9]

  • Drží buňky pohromadě.
  • Bariérová funkce, kterou lze dále rozdělit na ochranné bariéry a funkční bariéry sloužící účelům, jako je transport materiálu a udržování osmotické rovnováhy:
    • Těsná spojení pomáhají udržovat polaritu buněk tím, že zabraňují boční difúzi integrálních membránových proteinů mezi apikální a boční / bazální povrchy, umožňující specializované funkce každého povrchu (například zprostředkované receptory endocytóza na vrcholovém povrchu a exocytóza na bazolaterálním povrchu), které mají být zachovány. To si klade za cíl zachovat transcelulární transport.
    • Těsná spojení zabraňují průchodu molekul a iontů prostorem mezi plazmatickými membránami sousedních buněk, takže materiály musí skutečně vstupovat do buněk ( difúze nebo aktivní transport ), aby prošel tkání. Vyšetřování metodami freeze-fracture v elektronové mikroskopii je ideální pro odhalení laterálního rozsahu těsných spojů v buněčných membránách a bylo užitečné ukázat, jak se vytvářejí těsná spojení.[10] Omezená nitrobuněčná dráha vyžadovaná systémem bariéry těsného spojení umožňuje přesnou kontrolu nad tím, které látky mohou procházet určitou tkání. (Úzké křižovatky hrají tuto roli při udržování hematoencefalická bariéra.) V současné době stále není jasné, zda je řízení aktivní nebo pasivní a jak jsou tyto cesty formovány. V jedné studii pro paracelulární transport napříč těsným spojením v proximálním tubulu ledviny je navržen model dvojí dráhy: velké štěrbinové zlomy tvořené občasnými diskontinuitami v komplexu TJ a četné malé kruhové póry.[11]

Ve fyziologii člověka existují dva hlavní typy epitel pomocí odlišných typů bariérových mechanismů. Epidermální struktury, jako je kůže, tvoří bariéru z mnoha vrstev keratinizovaných dlaždicových buněk. Vnitřní epitel na druhé straně se častěji spoléhá na těsné spojení pro svou bariérovou funkci. Tento druh bariéry je většinou tvořen pouze jednou nebo dvěma vrstvami buněk. Dlouho nebylo jasné, zda těsné buněčné spoje hrají také nějakou roli v bariérové ​​funkci kůže a podobných vnějších epitelích, ale nedávný výzkum naznačuje, že tomu tak skutečně je.[12]

Klasifikace

Epitel je klasifikován jako „těsný“ nebo „netěsný“, v závislosti na schopnosti těsných spojů zabránit vodě a rozpuštěná látka hnutí:[13]

  • Napjatý epitel mít těsné spojení, které brání většině pohybu mezi buňkami. Mezi příklady těsného epitelu patří distální spletitý tubul, sběrné potrubí z nefron v ledviny a žluč rozvětvené kanály játra tkáň. Dalšími příklady jsou hematoencefalická bariéra a bariéra mozkomíšního moku v krvi
  • Děravý epitel nemají tato těsná spojení nebo mají méně složitá těsná spojení. Například těsný spoj v proximálním tubulu ledviny, velmi děravý epitel, má pouze dva až tři spojovací prameny a tyto prameny vykazují občasné velké praskliny štěrbiny.

Viz také

TEM negativně obarven proximální spletitý tubul krysy ledviny tkáň při zvětšení ~ 55 000x a 80 kV s těsným spojem. Všimněte si, že tři tmavé čáry hustoty odpovídají hustotě proteinového komplexu a světlé čáry mezi nimi odpovídají paracelulárnímu prostoru.

Reference

  1. ^ Banerjee, Swati; Sousa, Aurea D .; Bhat, Manzoor A. (2006). „Organizace a funkce spojení Septate: Evoluční perspektiva“. Buněčná biochemie a biofyzika. 46 (1): 65–78. doi:10,1385 / CBB: 46: 1: 65. ISSN  1085-9195. PMID  16943624. S2CID  3119021.
  2. ^ Itallie, Christina M. Van; Anderson, James M. (2009-08-01). "Fyziologie a funkce těsného spojení". Perspektivy Cold Spring Harbor v biologii. 1 (2): a002584. doi:10.1101 / cshperspect.a002584. ISSN  1943-0264. PMC  2742087. PMID  20066090.
  3. ^ Anderson, JM; Van Itallie, CM (srpen 2009). "Fyziologie a funkce těsného spojení". Cold Spring Harb Perspect Biol. 1 (2): a002584. doi:10.1101 / cshperspect.a002584. PMC  2742087. PMID  20066090.
  4. ^ Wolburg, Hartwig; Lippoldt, Andrea; Ebnet, Klaus (2006), „Tight Junctions and the Blood-Brain Barrier“, Těsné křižovatky, Springer USA, str. 175–195, doi:10.1007/0-387-36673-3_13, ISBN  9780387332017
  5. ^ Liu, Wei-Ye; Wang, Zhi-Bin; Zhang, Li-Chao; Wei, Xin; Li, Ling (2012-06-12). „Těsné spojení v bariéře krevního mozku: přehled strukturních, regulačních a regulačních látek“. CNS Neuroscience & Therapeutics. 18 (8): 609–615. doi:10.1111 / j.1755-5949.2012.00340.x. ISSN  1755-5930. PMC  6493516. PMID  22686334.
  6. ^ Schneeberger, Eveline E .; Lynch, Robert D. (červen 2004). „Těsné spojení: multifunkční komplex“. American Journal of Physiology. Fyziologie buněk. 286 (6): C1213 – C1228. doi:10.1152 / ajpcell.00558.2003. ISSN  0363-6143. PMID  15151915.
  7. ^ Mitic, Laura L .; Van Itallie, Christina M .; Anderson, James M. (srpen 2000). "Molekulární fyziologie a patofyziologie těsných spojů I. Struktura a funkce těsného spojení: poučení z mutantních zvířat a proteinů". American Journal of Physiology. Fyziologie gastrointestinálního traktu a jater. 279 (2): G250 – G254. doi:10.1152 / ajpgi.2000.279.2.g250. ISSN  0193-1857. PMID  10915631.
  8. ^ Luissint, Anny-Claude; Artus, Cédric; Glacial, Fabienne; Ganeshamoorthy, Kayathiri; Couraud, Pierre-Olivier (09.11.2012). „Těsná spojení na hematoencefalické bariéře: fyziologická architektura a dysregulace spojená s onemocněním“. Tekutiny a bariéry CNS. 9 (1): 23. doi:10.1186/2045-8118-9-23. ISSN  2045-8118. PMC  3542074. PMID  23140302.
  9. ^ Oddělení, biologie. „Těsná spojení (a další mobilní připojení)“. Davidson College. Citováno 2015-01-12.
  10. ^ Chalcroft, J. P .; Bullivant, S (1970). „Interpretace membrány jaterních buněk a struktury spojení na základě pozorování replik mražených zlomenin na obou stranách zlomeniny“. The Journal of Cell Biology. 47 (1): 49–60. doi:10.1083 / jcb.47.1.49. PMC  2108397. PMID  4935338.
  11. ^ Guo, P; Weinstein, AM; Weinbaum, S (srpen 2003). „Ultrastrukturální model se dvěma cestami pro těsné spojení epitelu proximálního tubulu krysy“. American Journal of Physiology. Fyziologie ledvin. 285 (2): F241–57. doi:10.1152 / ajprenal.00331.2002. PMID  12670832.
  12. ^ Kirschner, Nina; Brandner, JM (červen 2012). "Bariéry a další: funkce proteinů těsného spojení v kůži". Annals of the New York Academy of Sciences. 1257: 158–166. doi:10.1111 / j.1749-6632.2012.06554.x. PMID  22671602.
  13. ^ Oddělení, biologie. „Těsná spojení a další mobilní spojení“. Davidson College. Citováno 2013-09-20.

externí odkazy