Коннексоны

Биохимических исследований структуры и механизма действия электрических синапсов до сих пор не проводилось. Однако щелевыми контактами связаны не только нервные клетки, но также и клетки печени, эпителия, мышц и многих других тканей. Из них удалось выделить и охарактеризовать биохимическими методами и электронной микроскопией мембранные фрагменты, которые определенно сохраняли зоны межклеточных контактов. Электронные микрофотографии показывают упорядоченные структуры частиц, которые Гудинаф назвал коннексонами [1] и которые образуют каналы между клетками, отстоящими друг от друга на 2 нм. Из этих мембран были выделены два полипептида с М 25 000 и 35 000, названные коннексинами. Возможно, что два коннексона соседних клеток посредством дпме-ризации могут образовать канал (рис. 8.1). Показано, что этот канал пропускает не только ионы щелочных металлов, но п молекулы с М 1000—2000. Таким образом, коннексоны, кроме электрического сопряжения, обеспечивают для клеток возможность обмена метаболитами. Проницаемость таких каналов могут регулировать ионы кальция. [c.189]

Наибольший перенос между соседними клетками происходит через постоянные поры или каналы, расположенные в области щелевых контактов. Каналы принимают форму коротких межклеточных трубок или коннексонов. Пос.вддние, в свою очередь, составлены из двух упорядоченных полых цилиндрических протеинов, которые называют внутримембранными частицами (ВМЧ). Коннексон образует непрерывный канал, который тянется из внутренней части одной клетки через две билипидные мембраны до внутренней части другой клетки. Поперечное сечение коннексона является гексагональным и по-видимому, составлено из шести протеиновых субъединиц, которые могут поворачиваться и передвигаться относительно друг друга, вызывая тем самым запирающий эффект, подобный действию ирисовой диафрагмы объектива [10, 11]. Отдельные ВМЧ проникают через клеточные мембраны и образуют обычный запирающийся канал для облегченного транспорта между цитоплазмой клетки и внешней стороной клетки. [c.329]

Рис. 41. Устройство электрического синапса и гигантский аксон дождевого червя с электрическими синапсами а — строение элект-трического синапса М — мембрана аксона, — мембрана клетки-мишени, показаны коннексоны, образованные двумя молекулами, находящимися в каждой из этих мембран, К — канал кон-нексонов) б — коннексон, состоящий из субъединиц (канал закрыт) в — смещение субъединиц приводит к открыванию канала г — система нервных клеток дождевого червя, образующих гигантский аксон (Т — тела нервных клеток, Л — их аксоны, К — коннексоны, ЭС — электрические синапсы)

Сейчас известно довольно много деталей об устройстве и работе молекулярной машины — холинорецептора. Холинорецептор состоит из пяти субъединиц — участков. Изучение аминокислотных последовательностей зтих единиц показало, что все они произошли в результате модификации одного и того же гена. Соединяясь между собой, эти субъединицы образуют в центре канал. (Вспомните, что коннексоны электрического синапса состоят из 6 субъединиц, которые тоже образуют канал.) Этот канал имеет примерно квадратное сечение со стороной квадрата 0,65 нм. Он не различает ионов К " и Ка" , но не пропускает анионы. Ворота канала открываются на случайные промежутки времени (при ПП и 20 °С в среднем на 1 мс). Проводимость такого канала равна примерно С. [c.168]

Например, у дождевых червей вдоль всего тела проходят гигантские аксоны (их диаметр достигает 60 мкм, что очень много для дождевого червя). Как видите, они не такие гигантские, как у кальмара, да и устроены они иначе. На самом деле это не аксон, т. е. не отросток одной клетки. Этот аксон состоит из множества цилиндрических кусочков. В каждом сегменте тела есть нервная клетка, которая отращивает такой кусочек затем торцевые мембраны этих цилиндров соединяются коннексона-ми, так что получается кабель с перегородками, пронизанными каналами коннексонов (рис. 41,е). В результате импульс бежит по этому составному аксону как по обычному толстому нервному волокну. Эти волокна вызывают быстрое сокращение тела червя, обеспечивая реакции отдергивания от раздражителя или быстрого втягивания в норку. При химических синапсах эта реакция занимала бы несколько десятых долей секунды ведь задержка между сегментами в ХС холоднокровного составляет несколько миллисекунд, а сегментов может быть несколько десятков и даже сотня задержка на ЭО составляет всего 0,01 мс ясно, что тут за счет ЭС обеспечивается жизненно важная экономия времени. Такие же аксоны есть и у речного рака когда опасность грозит спереди, они обеспечивают быстрое подгибание брюшка (эта реакция называ- [c.169]

При изучении высокопроницаемых контактов было выяснено, что коннексоны являются не стабильными трубками, а динамическими структурами каналы, образуемые коннектином, могут открываться и закрываться под действием разных факторов (концентрации ионов кальция и водорода или разности потенциалов между клетками, соединенными каналами). Сейчас выяснен молекулярный механизм такого закрывания каналов. Коннексон состоит из 6 субъединиц, которые могут двигаться относительно друг друга (см. рис. 41, б), при этом отверстие может закрываться это устройство очень похоже на устройство диафрагмы фотоаппарата с подвижными лепестками. [c.175]

Зачем же нужно зто свойство коннексонов Рассмотрим один пример. Обычно в цитоплазме клеток очень мало свободного кальция (10" — 10" моля). По ряду причин более высокие концентрации кальция ведут к гибели рлетки, и поэтому у клеток есть ряд заш,итных механизмов избытки кальция выкачиваются наружу насосами, поглош аются митохондриями и т. п. Представим себе теперь, что в системе клеток, связанных высокопроницаемыми контактами, какая-то из клеток серьезно повреждена (например, возникла дырка в ее мембране). Заш,итные механизмы не могут справиться с избытком [c.175]

Но динамичность коннексонов важна не только для создания живучести. Оказалось, что высокопроницаемые контакты можно найти уже на самых ранних стадиях развития зародышей разных животных (от морского ежа до позвоночных) они соединяют между собой клетки, возникающие уже при первых дроблениях яйца, а в ходе дальнейшего развития то появляются, то исчезают. Клетки то влияют друг на друга какими-то веществами, то участки зародыша изолируются друг от друга и тогда в этих участках развивается однородная ткань из одинаковых клеток потом такие участки вновь соединяются контактами с соседями, и вся эта сложная игра контактов важна для регуляции нормального развития. [c.176]

Рассказ о синапсах дает нам особенно много примеров того, как единство превращается в многообразие. Мы видели, что коннексоны существуют у самых разных клеток организма, в том числе и невозбудимых. Они используются и при регуляции эмбрионального развития, и для передачи молекул от клетки к клетке, а в возбудимых тканях этот межклеточный канал был использован эволюцией для передачи электрического тока, для создания электрических синапсов. [c.177]

Коннексоны щелевого контакта являются олигомерами трансмембранного белка, несколько раз пронизывающего мембрану [6J [c.482]

Коннексон, состоящий из 6 субъединиц [c.483]

В многоклеточном организме существует множество межклеточных контактов. Образование таких контактов возможно лишь при непосредственном взаимодействии плазматических мембран отдельных клеток. Для межклеточных коммуникаций в клеточных мембранах формируются специализированные области. С помощью щелевых контактов регулируется перенос ионов и малых молекул через узкие гидрофильные поры, соединяющие цитоплазму соседних клеток. Эти поры формируются из субъединиц, и соответствующие структуры называются кон-нексонами их структура была исследована с помощью рентгеновской кристаллографии.. Согласно схеме, представленной на рис. 42.22, коннексоны состоят из щести белковых субъединиц, которые пронизывают мембрану и связаны с аналогичными структурами соседней клетки. Каждая субъединица, по-видимому, является достаточно жесткой структурой, но в ответ на специфические химические сигналы субъединицы меняют относительную ориентацию (ср. с поведением гемоглобина при окислении рис. 6.12) таким образом, что образуется центральная пора диаметром около 2 нм. По-видимому, через это центральное отверстие ионы и малые молекулы и переходят из одной клетки в другую, и этот процесс регулируем. [c.146]

Два коннексона соединяются в межклеточной щели и образуют канал между соседними клетками [c.218]

Рис. 12-32. Современное представление о структуре щелевого контакта, основанное на данных электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа. Показаны соединенные таким контактом плазматические мембраны двух соседних клеток. Через оба липидных бислоя проходят белковые структуры, называемые коннексонами как полагают, каждый коннексон состоит из 6 белковых субъединиц. В результате соединения двух коннексонов образуется канал, связывающий одну клетку с дру10Й.

Как показано на рис. 12-32, щелевые контакты построены из белков, выступающих из плазматической мембраны и образующих структуры, называемые коннексонами, которые, по-видимому, соединяют цитозоли двух вза1ямодей-ствующих клеток непрерывным водным каналом. Полагают, что обе клетки образуют коннексоны, каждый из которых представляет собой половину канала. Коннексоны соединены так, что (в отличие от плотных контактов) смежные плазматические мембраны разделены щелью шириной 2-4 нм (отсюда и термин щелевой контакт ), так что даже сравнительно крупные молекулы могут свободно проходить между ними (рис. 12-33). На электронномикроскопических препаратах, полученных методом замораживания-скалывания, каждый коннексон выглядит как внутримембранная частица, и в каждом щелевом контакте можно видеть до нескольких сотен скз ченных коннексонов (рис. 12-34). [c.218]

Десмосомы имеют обычное строение их поперечник 400 нм, а толщина около 20 нм. Нексусы располагаются преимущественно вдоль продольной оси клетки. В этих образованиях мембраны контактирующих клеток сближаются на расстояние 2 нм и образуют многочисленные коннексоны диаметром 7 нм, отстоящие друг от друга на 10 нм. Гидрофильный канал в них диаметром 1 нм. Через него распространяется нервный нм-пульс и происходит обмен метаболитами между соседними миоцитами. Промеокуточные соединения, или полоски слипания [c.79]

Щелевые соединения построены из трансмембранных белков, формирующих структуры называемые котексонами. Когда коннексоны плазматической мембраны двух соседних клеток совмещаются, они образуют непрерывный водный канал, соединяющий внутренность двух клеток (рис. 14-15). Коннексоны соединены так, что между смежными плазматическими мембранами остается щель (отсюда и название щелевой контакт ), и в этом состоит отличие от плотного соединения, где [c.482]

Рис. 14-15. Модель щелевого контакта по данным биохимических исследований, электронной ми1фоскопии и рентгеноструктурного анализа. Показаны соединенные таким контактом плазматические мембраны двух соседних клеток. Через оба липидных бислоя проходят белковые структуры, называемые конпексоналш как полагают, каждый коннексон состоит из шести идентичных белковых субьединиц. В результате соединения двух коннексонов образуется непрерывный водный канал, соединяющий одну клетку с другой.

Щелевые контакты благод я их необычной устойчивости к протеолитическим ферментам и детергентам удается выделять из печени фызунов (рис. 14-17). Щелевой контакт состоит в основном из одного белка с мол. массой около 30000. Как показывает секвенирование ДНК, его полипептидная цепь (около 280 аминокислотных остатков) пересекает липидный бислой мембраны в виде четьфех а-спиралей. Видимо, для образования каждого коннексона обьединяются шесть таких белковых молекул, подобно тому как это, вероятно, происходит При построении канала рецептора ацетилхолина, где водную пору образуют шесть а -спиралей - по одной от каждой белковой субьединицы (см. рис. 6-64). [c.483]

Антитела к бел1 с мол. массой 30000 реагируют со щелевыми контактами многих тканей и организмов по-видимому, белки коннексона во всех случаях сходны (хотя биохимические и физиологические данные показывают, что они все же не идентичны). Это согласуется с тем фактом, что клетки различного типа в культуре обычно образуют щелевые контакты друг с другом, даже если они принадлежат разным видам. [c.483]

Проницаемость щелевых контактов регулируется ионами кальция. Повышение внутриклеточного содержания Са " приводит к тому, что щелевой контакт в той или иной мере закрывается. Межклеточные каналы полностью открыты при концентрации Са "" ниже 10 Ми полностью закрываются при концентрации Са , превышающей 5 10 М. Увеличение содержания в указанном диапазоне приводит к сужению просвета межклеточных каналов, причем в первую очередь снижается проницаемость для более крупных молекул. Структурная основа таких изменений просвета каналов была выявлена при анализе реконструированных трехмерных изображений полей щелевых контактов, взятых в двух различающихся по четвертичной структуре состояниях. Эти структурные исследования показали, что щелевой контакт состоит из двух смыкающихся цилиндрических единиц, названных коннексонами. Каждый коннексон образован шестью субъединицами, имеет длину 75 А и насквозь пронизывает плазматическую мембрану. Сегмент коннексока длиной 20 А вы- [c.323]

Молекулярная биология клетки Том5 (1987) -- [ c.218 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.482 ]

Биохимия человека Т.2 (1993) -- [ c.146 ]

Биохимия человека Том 2 (1993) -- [ c.146 ]

Молекулярная биология клетки Т.3 Изд.2 (1994) -- [ c.482 ]

Биохимия Т.3 Изд.2 (1985) -- [ c.323 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология