Erinevus lünkade ja ristmike vahel

Nii looma- kui ka taimeriigis peavad rakud ellujäämise tagamiseks olema võimelised üksteisega suhtlema. On mitmeid kanaleid ja ristmikke, mis ühendavad rakke ja võimaldavad ainetel ja sõnumitel nende vahel ristuda. Kaks peamist näidet hõlmavad plasmodesmat ja lõheühendusi, kuid neil on olulisi erinevusi.
Lisateavet taime- ja loomarakkude sarnasuste ja erinevuste kohta.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Nii taimedes kui loomades vajavad rakud viisi, kuidas omavahel suhelda, edastada olulisi immuunvastuse signaale ja lasta materjalidel voolata membraane pidi teistesse rakkudesse. Loomade ja plasmodesmata taimede lüngad on kaks sarnast tüüpi kanalit, kuid neil on üksteisest erinevad erinevused.

Lünkade ristmikud on loomarakkudes leiduv ühendava kanali vorm. Taimerakkudel puuduvad lõheühendused.

Pilu ristmik koosneb seosedvõi poolkanalid. Hemikanalid valmistatakse rakkude endoplasmaatilise retikulumi abil ja paigutatakse Golgi aparaadi abil rakumembraanile. Need molekulaarsed struktuurid on valmistatud transmembraansetest valkudest, mida nimetatakse konneksiinideks. Connexonid rivistuvad, moodustades naaberrakkude vahel tühimiku ristmiku.

Lünkade ristmikud toimivad kanalitena, et võimaldada olulistes ainetes nagu väikesed hajuvad molekulid, mikro-RNA-d (miRNA-d) ja ioonid. Suuremad molekulid, nagu suhkrud ja valgud, ei saa neid pisikesi kanaleid läbida.

Lahtrite ristmikud peavad rakkude vahel suhtlemiseks töötama erineva kiirusega. Need võivad kiiresti avaneda ja sulgeda, kui on vaja kiiret reageerimist. Fosforüülimine mängib rolli tühimike ristmike reguleerimisel.

Seni on teadlased loomarakkudest leidnud kolm peamist tüüpi tühimike ristmikke. Homotüüpilistel lõheühendustel on identsed ühendused. Heterotüüpilised lõheühendused on valmistatud erinevat tüüpi konnekoonidest. Heteromeersetel lõheühendustel võivad olla kas identsed või erinevad ühendused.

Lünkade ristmikud toimivad teatud materjalide läbimiseks naaberrakkude vahel. See on organismi tervise säilitamiseks esmatähtis. Näiteks vajavad südamelihase südamerakud kiire suhtlus ioonivoolu kaudu, et korralikult töötada.

Lünkade ristmikud on olulised ka immuunsüsteemi reaktsioonide jaoks. Immuunrakud kasutavad lõheühendusi reaktsioonide tekitamiseks tervetes rakkudes, samuti nakatunud või vähirakkudes.

Immuunrakkude lüngad võimaldavad kaltsiumioonidel, peptiididel ja teistel kulleritel läbida. Üks sellistest vahendajatest on adenosiinitrifosfaat või ATP, mis on mõeldud immuunrakkude aktiveerimiseks. Kaltsium (Ca2 +) ja NAD + on mõlemad raku funktsiooniga seotud signaalmolekulid kogu raku elu jooksul.

RNA-l lastakse läbida ka lõheühendusi, kuid ristmikud osutuvad selektiivseks miRNA-de suhtes.

Lünkade ristmikud on olulised ka teatud vähkkasvajate ja verehaiguste, näiteks leukeemia korral. Teadlased mõistavad endiselt stroomarakkude ja leukeemiarakkude vahelist suhtlemist.

Teadlased püüavad leida lisateavet lõhede ristumiskohtade erinevate blokeerijate kohta, et võimaldada toota uudseid ravimeid, mis võivad aidata immuunsushäireid ja muid haigusi.

Arvestades tühikute ristmike tähtsat rolli loomarakkudes, võite mõelda, kas neid on ka taimerakkudes. Taimerakkudes puuduvad aga lõheühendused.

Taimerakud sisaldavad kanaleid, mida nimetatakse plasmodesmata. Edward Tangl avastas need esmakordselt 1885. aastal. Loomarakkudes ei ole iseenesest ühtegi plasmodesmatat, kuid teadlased on avastanud sarnase kanali, mis ei ole tühimike ristmik. Plasmodesmata ja piluühenduste vahel on mitmeid struktuurilisi erinevusi.

Mis on siis plasmodesmata (kui plasmodesma on ainsus)? Plasmodesmata on pisikesed kanalid, mis ühendavad taimerakke omavahel. Selles osas on nad üsna sarnased loomarakkude lõheühendustega.

Kuid taimerakkudes peavad plasmodesmata ületama primaarse ja sekundaarse rakuseina, et signaalid ja materjalid läbiksid. Loomarakkudel ei ole rakuseinu. Seega vajavad taimed rakuseintest läbi pääsemise viisi, kuna taime plasmamembraanid ei puutu taimerakkudes otseselt kokku.

Plasmodesmata on tavaliselt silindrikujuline ja vooderdatud plasmamembraaniga. Neil on desmotuubulid, kitsad torud, mis on valmistatud siledast endoplasmaatilisest retikulumist. Vastloodud primaarsed plasmodesmad kipuvad klastriks. Sekundaarsed plasmodesmad arenevad rakkude laienedes.

Plasmodesmata võimaldab spetsiifiliste molekulide läbimist taimerakkude vahel. Ilma plasmodesmatata ei pääsenud taimede jäikade rakuseinte vahel vajalikud materjalid. Tähtsad plasmodesmat läbivad materjalid on ioonid, toitained ja suhkrud, signaalmolekulid immuunvastuse saamiseks aeg-ajalt suuremad molekulid nagu valgud ja mõned RNA-d.

Need toimivad tavaliselt ka omamoodi filtrina, et vältida palju suuremaid molekule ja patogeene. Sissetungijad võivad aga sundida plasmodesmatat avama ja alistama selle taimede kaitsemehhanismi. See plasmodesmata läbilaskvuse muutus on vaid üks näide nende kohanemisvõimest.

Plasmodesmat saab reguleerida. Üks silmapaistev regulatiivne polümeer on kallos. Kalloos koguneb plasmodesmata ümber ja kontrollib, mis neisse võib siseneda. Suurenenud kalloosikogused põhjustavad molekulide väiksemat liikumist läbi plasmodesmata. Seda teeb pooride läbimõõdu sisuliselt pigistamine. Läbilaskvust saab suurendada, kui kalloosi on vähem.

Mõnikord võivad suuremad molekulid läbida plasmodesmata, suurendades nende pooride suurust või laiendades neid. Kahjuks kasutavad seda viirused mõnikord ära. Teadlased õpivad endiselt plasmodesmata täpset molekulaarset koostist ja nende toimimist.

Plasmodesmatal on taimerakkudes erinev roll eri vormides. Kõige põhilisemal kujul on need lihtsad kanalid. Kuid plasmodesmata suudab luua rohkem arenenud ja hargnevaid kanaleid. Need viimased plasmodesmad töötavad pigem filtritena, mis kontrollivad liikumist sõltuvalt taime koetüübist. Mõni plasmodesmata töötab sõelana, teine ​​aga lehtrina.

Inimrakkudes võib leida nelja tüüpi rakusiseseid ristmikke. Lünkade ristmikud on üks neist. Kolm ülejäänud on desmosoomid, kleepuvad ristmikud ja ummistuvad ristmikud.

Desmosoomid on väikesed ühendid, mida on vaja kahe kokkupuute all kannatava raku vahel, näiteks epiteelirakud. Ühendus koosneb kadheriinidest ehk linkervalkudest.

Hõlmavaid ristmikke nimetatakse ka kitsasteks ristmikeks. Need tekivad kahe raku plasmamembraani ühinemisel. Mitte palju aineid ei pääse läbi oklusiooni või tiheda ristmiku. Saadud tihend teenib patogeenide eest kaitsvat barjääri; neist saab aga mõnikord üle, avades rakud rünnakuks.

Kleepuvaid ristmikke võib leida sulguvate ristmike alt. Kadheriinid ühendavad neid kahte tüüpi ristmikke. Kleepuvad ristmikud ühendatakse aktiinfilamentide kaudu.

Veel üks pistik on hemidesmosoom, mis kasutab kadriinide asemel pigem integriini.

Hiljuti avastasid teadlased, et nii loomsed rakud kui ka bakterid sisaldavad plasmodesmataga sarnaseid rakumembraani kanaleid, mis ei ole piluühendused. Neid nimetatakse tunneldavateks nanotorudeks ehk TNT-deks. Loomarakkudes võivad need TNT-d võimaldada vesikulaarsetel organellidel rakkude vahel liikuda.

Kuigi lõheühenduste ja plasmodesmate vahel on palju erinevusi, mängivad need mõlemad lubamisel rolli rakusisene suhtlus. Nad edastavad rakusignaale ja neid saab reguleerida teatud molekulide ristumise lubamiseks või keeldumiseks. Mõnikord võivad viirused või muud haigusvektorid nendega manipuleerida ja nende läbilaskvust muuta.

Kui teadlased saavad rohkem teada mõlemat tüüpi kanalite biokeemilise koostise kohta, saavad nad haigusi ennetavaid ravimeid paremini kohandada või valmistada. On selge, et rakusisesed membraaniga vooderdatud poorid on levinud paljudel liikidel ja tundub tõenäoline, et bakterites, taimedes ja loomades pole veel vaja uusi kanaleid avastada.