Плотные контакты

Клеточная биология — это раздел биологии, изучающий структуру, функционирование и поведение клеток. Вся жизнь состоит из клеток. Клетка, основная единица жизни, — это то, что поддерживает жизнь организмов и обеспечивает их правильное функционирование. Клеточная биология изучает функциональные и структурные элементы клеток. Изучение клеточной биологии охватывает как прокариотические, так и эукариотические клетки, а также ряд подтем, таких как исследование клеточного метаболизма, связи, цикла, биохимии и состава. При изучении клеток используются клеточная культура, клеточное фракционирование и другие методы микроскопии. Это сделало возможным и до сих пор используется для исследования функционирования клеток, что привело к открытию новых подробностей о более сложных организмах. Все биологические дисциплины, а также биомедицинские исследования таких состояний, как рак и другие болезни, опираются на понимание компонентов клеток и того, как они работают. С исследованиями в области клеточной биологии связаны исследования в ряде областей, включая генетику, молекулярную генетику, молекулярную биологию, медицинскую микробиологию, иммунологию и цитохимию.

Плотные соединения

Плотное соединение представляет собой особый вид клеточного соединения, созданного двумя или более соседними эпителиальными клетками. Преграда для тока жидкости между клетками создается при слиянии наружных слоев двух соседних клеток. Плотные соединения действуют как барьер и поддерживают сохранение клеточной полярности и осмотического баланса.

Гематоэнцефалический барьер частично поддерживается плотными соединениями. Плотные контакты выполняют двойную роль: сохраняют связь между клетками и действуют как барьер между ними. В зависимости от их присутствия и способности препятствовать транспорту воды и растворенных веществ эпителиальные клетки с плотными контактами можно разделить на герметичные и негерметичные.

Структура

Соединительный комплекс, состоящий из разветвленной сети, состоящей из уплотняющих нитей, образует плотное соединение. Количество этих нитей плотного соединения влияет на эффективность плотного соединения, и каждая из них имеет независимые функции. Ряды трансмембранных белков, которые укоренены в плазматической мембране на одном конце и экспонированы с внеклеточным доменом на другом, составляют эти нити. Образуется эта сеть обнаженных прядей. Таким образом, каждая нить содержит как трансмембранные, так и цитоплазматические белки.

Развитие цепи плотного соединения требует участия около 40 соединительных белков. В целом существует три основных трансмембранных белка плотных контактов:

1. Окклюдин: Окклюдин представляет собой белок размером примерно ~ 60–65 кДа. Белок окклюдин имеет внутриклеточные участки на N- и C-концах. Кроме того, белок окклюдин имеет четыре трансмембранных домена. Белок окклюдин создает две внешние петли и одну внутриклеточную петлю. Функция межклеточного эпителиального барьера и клеточная проницаемость сохраняются белком occluden. Таким образом, окклюдин отвечает за распределение и работу барьера.
2. Клаудины: в семейство белков клаудинов входит около 27 белков, каждый из которых имеет размер около 20 кДа. Основу нитей плотного соединения составляют белки клаудин. Эти белки очень похожи как по петлевой структуре, так и по трансмембранным доменам. Можно отличить белки клаудин от окклюдина, ища последовательность остатков W-GLW-CC. Белки клаудина, которые имеют поры размером около 4 Å, отвечают за избирательность заряда при проницаемости материала через мембрану. Некоторые клаудины, известные как строители барьеров, отвечают за построение барьера, в то время как другие, в том числе клаудины 1, -3, -4, -8, -11, -14 и -19, известны как ужесточающие клаудины, потому что они снижают проницаемость. Claudin 2 и -10b проявляют селективность по катионам в отношении заряда, тогда как Claudin -10a проявляют селективность по анионам. Белки окклюдин и клаудин взаимодействуют. Кроме того, существует связь между экспрессией гена белка клаудина и прогнозом рака.
3. Молекулы соединительной адгезии JAM-белки: JAM-белки, также известные как соединительные молекулы адгезии, являются членами надсемейства иммуноглобулинов и имеют размер около 40 кДа. Белки JAM отличаются от других белков с плотными контактами, потому что они имеют только один трансмембранный домен. Основными герметиками, удерживающими соседние клетки друг с другом, являются белки JAM. Белки JAM контролируют проникновение материала через мембрану с учетом размера. Еще одним белком плотных контактов, обнаруженным в клетке человека, является цингулин.

Функции

Плотные соединения служат различным целям. Их основная роль заключается в содействии клеткам в формировании барьера, препятствующего прохождению молекул и препятствующего движению белков внутри клеточной мембраны. Эпителиальные клетки, выстилающие поверхность тела и заполняющие его полости, часто имеют тесные связи. Эпителиальные клетки разделяют поверхности тела внутри тела, а также между телом и его окружением. Следовательно, крайне важно жестко регулировать проницаемость молекул через слои эпителиальных клеток.

Если плотные контакты препятствуют физическому прохождению молекул через пространство между клетками, они должны входить альтернативными путями, включая прямое проникновение в клетки. Они могут быть способны пересекать определенные белки в клеточной мембране или подвергаться эндоцитозу, чтобы быть поглощенными клеткой. Эти методы обеспечивают клетке больший контроль над веществами, которые она принимает и пропускает. Однако некоторые белки должны сохраняться на определенных сторонах эндотелиальных клеток. Белки на апикальном или внешнем слое клеточного слоя ограничивают проникновение соединений. В базальном или внутреннем слое клетки выбрасывают молекулы из своей мембраны в процессе, известном как экзоцитоз, чтобы позволить молекулам пройти через них. Экзоцитоз также нуждается в определенных белках для правильного функционирования. Плотные соединения удерживают необходимые белки на правильных сторонах клетки, чтобы происходили эти процессы. Кроме того, он сохраняет полярность клеток.

Простая клеточная адгезия — еще одна функция плотных контактов. Плотные соединения образуют слой тесно связанных соседних клеток благодаря разветвленным белковым нитям. Эти нити прикреплены к микрофиламентам, которые состоят из длинных нитей актинового белка и являются компонентом цитоскелета клетки. Поскольку микрофиламенты находятся внутри клетки, запечатывающие нити и микрофиламенты работают вместе, связывая клетки вместе внутри и снаружи.

Часто задаваемые вопросы о плотном соединении

Вопрос 1: Что такое плотное соединение?

Отвечать:

Tight junctions are a specific kind of cell junction that function as a tight seal between two adjacent cells by producing an adhesion complex. In essence, the tight junctions are protein complexes that connect two cells. The tight connection or seal regulates para cellular transport and permeability while preventing content leakage. In the cellular membrane, tight junctions thereby provide a continuous semipermeable membrane link.

Вопрос 2: Какие части тела содержат плотные соединения?

Отвечать:

Endothelial and epithelial cell membranes include these tight connections.

• The primary role of tight junctions is that of a barrier or regulator, regulating the flow of solutes and liquids according to their charge and size. Perm-selectivity is another name for the phenomena where material transit is affected by charge and size.
• Tight junctions are a highly resistant barrier that is crucial for various physiological cellular activities. Different organs’ cellular membranes display a spectrum of tight junction permeability.

Вопрос 3: Для чего в первую очередь используются плотные соединения?

Отвечать:

The continuous intercellular barrier created by tight connections between epithelial cells is necessary to demarcate tissue compartments and control the selective transport of solutes across the epithelium.

Вопрос 4: Как образовался плотный переход?

Отвечать:

Tight junctions that occur between cells help to maintain the integrity of the epithelial tissue. The tight junction strands, which are made up of transmembrane proteins including claudin, occludin, and tricellulin, are the fundamental functional components that create sticky connections between cells.

Вопрос 5: Зачем почкам нужны плотные соединения?

Отвечать:

The operation of the epithelial barrier depends critically on the tight junction, a significant subcellular organelle. The tight junction membrane component claudin generates a para cellular transport channel that allows different ions to be reabsorbed by the kidneys.

Вопрос 6: Что не может проходить через плотные соединения?

Отвечать:

Tight junctions restrict molecules and ions from moving between adjacent cells’ plasma membranes, therefore substances must move inside the cells themselves (either by active transport or diffusion) in order to move through the tissue.