zum Directory-modus

Tutorial MenueIonenkanäle und synaptische ÜbertragungLerneinheit 2 von 2

Synapse

Gap Junctions

Gap Junctions bestehen aus einer Reihe kleiner Kanäle, welche die Innenräume benachbarter Zellen verbinden, so dass kleine Moleküle zwischen zwei Zellen hin und her transportiert werden können. Gap Junctions haben damit die wichtige Funktion der elektrischen und metabolischen Kopplung zweier Zellen. Die Obergrenze in Bezug auf die molekulare Masse der durch die Gap Junctions transportierten Substanzen ist annähernd 1.000 Da. Außer Ionen werden beispielsweise cAMP (329 Da), Glucose-6-phosphat (259 Da) und Nucleotide (250-300 Da) über Gap Junctions ausgetauscht. Im Gegensatz zu den Tight Junctions und den Adhärenzverbindungen dienen Gap Junctions nicht der direkten Aneinanderlagerung von Membranen.

Abb.1

Die Bewegung eines Connexin-Komplexes im Modell

Im Elektronenmikroskop stellen sich Gap Junctions als Bereiche verschiedener Größe dar, in denen die Plasmamembranen benachbarter Zellen durch eine sehr gleichmäßige Lücke von zwei bis drei nm voneinander getrennt sind.

Gap Junctions bestehen aus zwei Transmembranproteinen, den Connexin-Komplexen, die sich immer gegenüberliegen. In verschiedenen Organismen und selbst in den verschiedenen Organen ein und desselben Organismus gibt es verschiedene Arten von Connexinen, die jedoch alle vier Transmembran-Domänen besitzen. Ein so genanntes Connexon wird durch sechs Connexin-Moleküle gebildet, die röhrenförmig angeordnet sind und einen Kanal von 15 bis 20 Å Durchmesser formen. Ein Connexon kann aus unterschiedlichen Typen von Connexinen gebildet werden.

Die Connexone beider Zellen bilden die Pore, durch die die Gap Junction funktionell definiert wird. Gap Junctions sind dynamische Strukturen und können sich öffnen und schließen; bei einem starken Anstieg der intrazellulären Ca2+-Konzentration beispielsweise (z.B. durch den Tod der Nachbarzelle) verändert sich die Konformation des Connexins - die Poren schließen sich, und die Zelle ist geschützt.

Elektrische Kopplung: Gap Junctions finden sich häufig in Herzmuskelzellen oder glatten Muskelzellen. Die Depolarisierung einer Muskelzelle breitet sich dadurch schnell auf benachbarte Zellen aus und ermöglicht so die koordinierte Kontraktion dieser Muskeln.

Metabolische Kopplung: Viele Hormone üben ihre Wirkung über eine Erhöhung der intrazellulären Konzentration von cAMP aus. Da cAMP über Gap Junctions ausgetauscht wird, kann die Stimulierung einer Zelle durch ein Hormon auch zur Stimulierung benachbarter Zellen bzw. eines ganzen Zellclusters führen.

Krankheiten
Connexin wurde mit erblich bedingter Schwerhörigkeit in Verbindung gebracht.
Seite 2 von 5