ギャップジャンクションとは？

ギャップジャンクションは、動物細胞間の円柱状のチャネルであり、1つの細胞の内部から隣接する細胞の内部に小分子とイオンが通過できるようにします。 植物細胞で見つかった場合、同様の構造はプラスモデスマと呼ばれます。 これらの通路がなければ、物質は細胞膜を通過できず、細胞膜は細胞の内側と外側を分離します。 ギャップジャンクションは、細胞が化学および電気信号を迅速に伝達し、恒常性または生理学的バランスを達成するのに役立ちます。

ギャップジャンクションでは、イオンまたは荷電粒子、および約1,000ダルトンまでの小分子のみが次のセルに通過します。 他の細胞チャネルとは異なり、ギャップジャンクションは、細胞から細胞へと通過する物質の種類を制限しません。 これらのチャネルは、骨格筋線維と、赤血球や循環リンパ球などの自由に循環する細胞を除き、ほとんどの種類の動物細胞に見られます。

ギャップジャンクションは、2つの対向するコネクソン、またはヘミチャネルが細胞内空間、または2つの隣接する細胞間の空間を横切るときに形成されます。 チャネルの近くで、細胞内空間は約200オングストローム（9.8e-7in）以上から約30オングストローム（1.2e-7in）に狭まります。 コネクソンは、コネキシンと呼ばれる6つのタンパク質で構成される六角形のタンパク質構造です。

ギャップ結合の3つの主要な機能には、損傷細胞、代謝カップリング、電気カップリングが含まれます。 セルが損傷した場合は、他のセルから隔離するか、不良セルを殺して欠陥が広がらないようにすることが重要です。 ギャップジャンクションは、細胞間で死のシグナルを伝え、細胞内カルシウムレベルの上昇と低pHに応じてシャットダウンします。 細胞は欠陥細胞を分離して殺す能力を失うため、ギャップジャンクションコミュニケーションへの損傷が癌を引き起こすことが提案されています。 がんの発生におけるギャップ結合の関与の程度を調査するための研究が進行中です。

ギャップジャンクションは、電気的結合における役割のため、身体の適切な機能に不可欠です。 荷電粒子またはイオンがセルからセルへと通過できるようになると、イオンによってセルの全体的な電荷が変化します。 細胞の電荷がより正になると、それは脱分極と呼ばれ、細胞が十分に脱分極するか​​、または十分に正になると、活動電位を引き起こします。 活動電位は、順番に、筋肉の収縮に達する信号の急速な波を引き起こします。 ギャップジャンクションは、平滑筋と心筋のこの能力で使用されます。

電気的結合は、電気シナプスと呼ばれる特殊なギャップ結合で隣接するニューロン間でも発生します。 これらの電気シナプスは、ニューロンを細胞内空間に伝達して、脱分極、または隣接するニューロンのより正の電荷を生成します。 電気信号は化学信号よりもはるかに高速であり、双方向に送信信号を提供できます。

ギャップジャンクションは、カルシウムイオンや環状アデノシン一リン酸などの化学的二次メッセンジャー（cAMPまたはサイクリックAMPとも呼ばれる）が隣接細胞の細胞質に移動できるようにすることで、代謝カップリングを支援します。 Cyclic AMPは、ATPとしてより一般的に知られているアデノシン三リン酸に由来する2番目のメッセンジャー化学物質です。 サイクリックAMPはギャップジャンクションを容易に通過し、ホルモンのメッセージを伝達します。 ホルモンは重要なメッセンジャー化学物質であり、その多くは単独では細胞膜を通過できず、二次メッセンジャーとギャップジャンクションなどのチャネルの助けを必要とします。