動物界と植物界の両方で、細胞は生存を確保するために互いに通信できなければなりません。 細胞を橋渡しし、物質とメッセージがそれらの間を通過することを可能にする多くのチャネルと接合部が存在します。 2つの主要な例には、原形質連絡とギャップ結合が含まれますが、これらには重要な違いがあります。
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TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
植物と動物の両方で、細胞は互いに通信し、免疫応答の重要な信号を伝え、物質が膜を越えて他の細胞に流れることを可能にする方法を必要としています。 動物と原形質連絡植物のギャップ結合は、2つの類似したタイプのチャネルですが、互いに明確な違いがあります。
ギャップジャンクションとは何ですか？
ギャップ結合 動物細胞に見られる接続チャネルの形式です。 植物細胞はギャップ結合を持っていません。
ギャップジャンクションはで構成されています コネクソン、またはヘミチャネル。 ヘミチャネルは、細胞の小胞体によって作られ、ゴルジ装置によって細胞膜に再配置されます。 これらの分子構造は、コネキシンと呼ばれる膜貫通タンパク質から作られています。 コネクソンが並んで、隣接するセル間にギャップ結合を形成します。
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ギャップ結合は、小さな拡散性分子、マイクロRNA（miRNA）、イオンなどの重要な物質を取り込むためのチャネルとして機能します。 糖やタンパク質のような大きな分子は、これらの小さなチャネルを通過できません。
ギャップジャンクションは、セル間の通信のために異なる速度で機能する必要があります。 迅速な対応が必要な場合は、すばやく開閉できます。 リン酸化はギャップ結合の調節に役割を果たします。
ギャップジャンクションの種類
これまでのところ、科学者は動物細胞のギャップ結合の3つの主要なタイプを発見しました。 同型ギャップ結合は同一のコネクソンを持っています。 異型ギャップ結合は、さまざまなタイプのコネクソンで構成されています。 ヘテロマーギャップ結合は、同一のコネクソンまたは異なるコネクソンを持つことができます。
ギャップジャンクションの重要性
ギャップ結合は、特定の材料が隣接するセル間を通過できるようにするために機能します。 これは、生物の健康を維持するために最も重要です。 たとえば、心臓の心筋細胞は必要です 迅速なコミュニケーション 正しく機能するためにイオンフローを介して。
ギャップ結合は免疫系の反応にも不可欠です。 免疫細胞はギャップ結合を使用して、健康な細胞だけでなく、感染した細胞や癌性の細胞でも応答を生成します。
免疫細胞のギャップ結合は、カルシウムイオン、ペプチド、および他のメッセンジャーが通過することを可能にします。 そのようなメッセンジャーの1つは、免疫細胞を活性化する働きをするアデノシン三リン酸またはATPです。 カルシウム（Ca2 +）とNAD +はそれぞれ、細胞の生涯を通じて細胞機能に関連するシグナル伝達分子として機能します。
RNAはギャップジャンクションを通過することもできますが、ジャンクションはどのmiRNAが許可されるかについて選択的であることが証明されています。
ギャップ結合は、特定の癌や白血病などの血液疾患でも重要です。 研究者たちは、間質細胞と白血病細胞の間のコミュニケーションがどのように機能するかをまだ見極めています。
科学者たちは、免疫障害や他の病気の治療に役立つ新薬の生産を可能にするために、ギャップ結合のさまざまな遮断薬に関するより多くの情報を発見しようとしています。
原形質連絡とは何ですか？
動物細胞におけるギャップ結合の重要な役割を考えると、それらが植物細胞にも存在するかどうか疑問に思うかもしれません。 ただし、ギャップ結合は植物細胞には存在しません。
植物細胞には、 原形質連絡. エドワード・タングルは1885年にこれらを最初に発見しました。 動物細胞はそれ自体原形質連絡を持っていませんが、科学者はギャップ結合ではない同様のチャネルを発見しました。 原形質連絡とギャップ結合の間には多くの構造上の違いがあります。
では、原形質連絡（単数の場合は原形質連絡）とは何ですか？ 原形質連絡は、植物細胞をつなぐ小さなチャネルです。 この点で、それらは動物の細胞のギャップ結合に非常に似ています。
ただし、植物細胞では、原形質連絡は一次細胞壁と二次細胞壁を横切って、信号と物質を横切る必要があります。 動物細胞は細胞壁を持っていません。 したがって、植物の原形質膜は植物細胞内で互いに直接接触しないため、植物は細胞壁を通り抜ける方法を必要としています。
原形質連絡は一般的に円筒形で、原形質膜で裏打ちされています。 それらは、デスモ小管、滑らかな小胞体から作られた細い管を持っています。 新しく形成された原形質連絡は、一緒にクラスター化する傾向があります。 二次原形質連絡は、細胞が拡大するにつれて発達します。
原形質連絡の機能
原形質連絡は、植物細胞間で特定の分子の通過を可能にします。 原形質連絡がなければ、必要な材料は植物の硬い細胞壁の間を通過することができませんでした。 原形質連絡を通過する重要な物質には、イオン、栄養素、糖が含まれます。 シグナル伝達分子 免疫応答のために、たまにタンパク質やいくつかのRNAのようなより大きな分子。
それらはまた、一般に、はるかに大きな分子や病原体を防ぐための一種のフィルターとしても機能します。 しかし、侵入者は原形質連絡を強制的に開き、植物のこの防御機構を無効にすることができます。 原形質連絡の透過性のこの変化は、それらの適応性の一例にすぎません。
原形質連絡の調節
原形質連絡は調節することができます。 1つの著名な規制ポリマーは カロース. カロースは原形質連絡の周りに蓄積し、それらに入ることができるものを制御するように働きます。 カロースの量が増えると、原形質連絡を通る分子の動きが少なくなります。 これは、基本的に細孔の直径を絞ることによって行われます。 カロースが少ないと透磁率を上げることができます。
時には、より大きな分子が、それらの孔径を広げたり、それらを拡張したりすることによって、原形質連絡を通過することができます。 残念ながら、これはウイルスによって利用されることがあります。 研究者たちは、原形質連絡の正確な分子構成とそれらがどのように機能するかについてまだ学んでいます。
原形質連絡のバリエーション
原形質連絡は、植物細胞においてさまざまな役割でさまざまな形態を持っています。 最も基本的な形式では、それらは単純なチャネルです。 ただし、原形質連絡は、より高度で分岐したチャネルを作成できます。 これらの後者の原形質連絡は、植物組織の種類に応じて動きを制御するフィルターとしてより機能します。 一部の原形質連絡はふるいとして機能し、他の原形質連絡は漏斗として機能します。
セル間の他のタイプのジャンクション
ヒトの細胞では、4種類の細胞内接合部が見られます。 ギャップジャンクションはその1つです。 他の3つは、デスモソーム、接着結合、および閉塞結合です。
デスモソームは、上皮細胞など、しばしば曝露に耐える2つの細胞間に必要な小さなコネクターです。 接続は、カドヘリン、またはリンカータンパク質で構成されています。
閉塞結合はタイトジャンクションとも呼ばれます。 これらは、2つの細胞の原形質膜が融合したときに発生します。 閉塞結合または密着結合を通過できる物質は多くありません。 得られたシールは、病原体に対する保護バリアとして機能します。 ただし、これらは時々克服でき、攻撃するために細胞を開放します。
接着結合は、閉塞結合の下にあります。 カドヘリンは、これら2種類の接合部を接続します。 接着結合は、アクチンフィラメントを介して隣接しています。
さらに別のコネクタは、カドヘリンではなくインテグリンを使用するヘミデスモソームです。
最近、科学者たちは、動物細胞と細菌の両方が、ギャップ結合ではない原形質連絡と同様の細胞膜チャネルを含んでいることを発見しました。 これらは、トンネルナノチューブまたはTNTと呼ばれます。 動物細胞では、これらのTNTにより、小胞オルガネラが細胞間を移動できるようになります。
ギャップ結合と原形質連絡の間には多くの違いがありますが、どちらも 細胞内コミュニケーション. それらは細胞シグナルを通過させ、特定の分子が交差することを許可または拒否するように調節することができます。 ウイルスやその他の病気の媒介動物がそれらを操作し、その透過性を変えることがある場合があります。
科学者が両方の種類のチャネルの生化学的構成についてさらに学ぶにつれて、彼らは病気を防ぐことができる新しい医薬品をよりよく調整または作ることができます。 細胞膜で裏打ちされた細孔が多くの種で蔓延していることは明らかであり、細菌、植物、動物ではまだ新しいチャネルが発見されていないようです。