Wat zijn gap junctions?
Spleetovergangen zijn cilindrische kanalen tussen dierlijke cellen waarmee kleine moleculen en ionen van de binnenkant van een cel naar de binnenkant van de aangrenzende cel kunnen gaan. Wanneer gevonden in plantencellen, worden vergelijkbare structuren plasmodesmata genoemd. Zonder deze doorgangen zou materiaal niet door het plasmamembraan kunnen passeren, dat de binnenkant van de cel van de buitenkant scheidt. Gap junctions helpen cellen om chemische en elektrische signalen snel te communiceren en homeostase of fysiologische balans te bereiken.
Gap junctions laten alleen ionen, of geladen deeltjes, en kleine moleculen tot ongeveer 1.000 dalton door in de volgende cel. In tegenstelling tot andere cellulaire kanalen, beperken gap junctions niet welk type materiaal van cel naar cel gaat. Deze kanalen worden gevonden in de meeste soorten dierlijke cellen, met uitzondering van skeletspiervezels en vrij circulerende cellen zoals rode bloedcellen en circulerende lymfocyten.
Gap-overgangen ontstaan wanneer twee tegenover elkaar liggende connexons of hemichannels zich over de intracellulaire ruimte of de ruimte tussen twee aangrenzende cellen verenigen. Nabij het kanaal versmalt de intracellulaire ruimte tot ongeveer 30 Angstrom (1,2e-7in) van ongeveer 200 Angstrom (9,8e-7in) of breder. Connexons zijn hexagonale eiwitstructuren die bestaan uit zes eiwitten die connexines worden genoemd.
De drie hoofdfuncties van gap junctions bevatten beschadigde cellen, metabole koppeling en elektrische koppeling. Als een cel beschadigd raakt, is het belangrijk om deze van andere cellen te isoleren of de slechte cel te doden, zodat het defect zich niet verspreidt. Gap junctions communiceren doodssignalen tussen cellen en worden uitgeschakeld in reactie op verhoogde intracellulaire calciumgehaltes en lage pH. Er wordt voorgesteld dat schade aan gap junction-communicatie kanker veroorzaakt, omdat de cellen hun vermogen verliezen om defecte cellen te isoleren en te doden. Er is onderzoek gaande naar de mate van betrokkenheid van gap junction bij het veroorzaken van kanker.
Spleetverbindingen zijn essentieel voor het goed functioneren van het lichaam vanwege hun rol in elektrische koppeling. Omdat ze toelaten dat geladen deeltjes of ionen van cel naar cel gaan, zorgen de ionen ervoor dat de algehele lading van de cel verandert. Als de lading van de cel positiever wordt, wordt dit een depolarisatie genoemd en als de cel voldoende gedepolariseerd of voldoende positief wordt, veroorzaakt het een actiepotentiaal. Het actiepotentieel veroorzaakt op zijn beurt een snelle golf van signalen die culmineert in een spiercontractie. Gap junctions worden in deze hoedanigheid gebruikt in gladde spieren en hartspieren.
Elektrische koppeling vindt ook plaats tussen aangrenzende neuronen op gespecialiseerde gap junctions genaamd elektrische synapsen. Deze elektrische synapsen verzenden ook neuronen door de intracellulaire ruimte om een depolarisatie of een positievere lading in het aangrenzende neuron te creëren. Elektrische signalering is veel sneller dan chemische signalering en kan zendsignalen in beide richtingen bieden.
Gap junctions helpen metabole koppeling doordat chemische tweede boodschappers, zoals calciumionen en cyclisch adenosinemonofosfaat - ook bekend als cAMP of cyclisch AMP - in het cytoplasma van de aangrenzende cel kunnen passeren. Cyclisch AMP is een tweede messenger-chemische stof afgeleid van adenosinetrifosfaat, beter bekend als ATP. Cyclische AMP passeert gemakkelijk gap junctions, waardoor het de boodschap van hormonen kan overbrengen. Hormonen zijn belangrijke messenger-chemicaliën, waarvan vele niet zelfstandig door celmembranen kunnen gaan en de hulp van secundaire boodschappers en kanalen zoals gap junctions vereisen.