Forskjellen mellom gapkryss og plasmodesmata

I både dyre- og planterikene må celler være i stand til å kommunisere med hverandre for å sikre overlevelse. Det finnes en rekke kanaler og knutepunkter som bygger bro over celler og som tillater stoffer og meldinger å krysse mellom dem. To store eksempler inkluderer plasmodesmata og gap-veikryss, men de har viktige forskjeller.
Les mer om likhetene og forskjellene mellom plante- og dyreceller.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Både i planter og dyr trenger celler en måte å kommunisere med hverandre på, for å gi viktige signaler for immunrespons og å la materialer strømme over membraner til andre celler. Gapkryss i dyr og plasmodesmataplanter er to like typer kanaler, men de har forskjellige forskjeller fra hverandre.

Gapkryss er en form for koblingskanal som finnes i dyreceller. Planteceller har ikke gapkryss.

Et gapkryss består av tilknytninger, eller halvkanaler. Hemichannels er laget av endoplasmatisk retikulum av celler, og flyttet til cellemembranen av Golgi-apparatet. Disse molekylære strukturene er laget av transmembrane proteiner kalt connexins. Forbindelser stiller seg opp for å danne et gapkryss mellom naboceller.

Gap-knutepunkter fungerer som kanaler for å tillate viktige stoffer som små diffusible molekyler, mikro-RNA (miRNA) og ioner. Større molekyler som sukker og proteiner kan ikke passere gjennom disse små kanalene.

Gap-veikryss må fungere i forskjellige hastigheter for kommunikasjon mellom celler. De kan åpnes og lukkes raskt når det er behov for rask respons. Fosforylering spiller en rolle i reguleringen av gapkryss.

Så langt har forskere funnet tre hovedtyper av gap-kryss i dyreceller. Homotypiske gap-kryss har identiske forbindelser. Heterotypiske gapkryss er laget av forskjellige typer tilkoblinger. Heteromere gapkryss kan enten ha identiske forbindelser eller forskjellige.

Gap-veikryss fungerer for å la visse materialer passere mellom nabocellene. Dette er viktigst for å opprettholde helsen til en organisme. For eksempel trenger hjerteinfarkter i hjertet rask kommunikasjon via ionestrøm for å fungere skikkelig.

Gap-veikryss er også avgjørende for immunforsvarets respons. Immunceller bruker gapkryss for å generere responser i friske celler så vel som infiserte eller kreftceller.

Gap-kryss i immunceller tillater kalsiumioner, peptider og andre budbringere å passere gjennom. En slik messenger er adenosintrifosfat eller ATP, som tjener til å aktivere immunceller. Kalsium (Ca2 +) og NAD + tjener hver som signalmolekyler relatert til cellulær funksjon gjennom en celles levetid.

RNA får også krysse gjennom gapkryss, men kryssene viser seg å være selektive om hvilke miRNA som er tillatt.

Gap-veikryss er også viktig i visse kreftformer og blodproblemer som leukemi. Forskere ser fremdeles hvordan kommunikasjonen mellom stromaceller og leukemiceller fungerer.

Forskere søker å oppdage mer informasjon om forskjellige blokkerere for gap-veikryss, for å muliggjøre produksjon av nye medisiner som kan hjelpe til med å behandle immunforstyrrelser og andre sykdommer.

Gitt den viktige rollen som gapkryss i dyreceller, kan du lure på om de også finnes i planteceller. Imidlertid er gapkryss fraværende i planteceller.

Planteceller inneholder kanaler som kalles plasmodesmata. Edward Tangl oppdaget disse først i 1885. Dyreceller har ikke plasmodesmata i seg selv, men forskere har oppdaget en lignende kanal som ikke er et gapkryss. Det er en rekke strukturelle forskjeller mellom plasmodesmata og gap-veikryss.

Så hva er plasmodesmata (plasmodesma hvis entall)? Plasmodesmata er små kanaler som bygger bro mellom planteceller. I denne forbindelse er de ganske like gapkryssene til dyrenes celler.

Imidlertid må plasmodesmata krysse primære og sekundære cellevegger i planteceller for å tillate signaler og materialer på tvers. Dyreceller har ikke cellevegger. Så planter trenger en måte å komme seg gjennom cellevegger, siden plasmamembraner fra planter ikke kommer direkte i kontakt med hverandre i planteceller.

Plasmodesmata er generelt sylindrisk og foret med plasmamembran. De har desmotubuli, smale rør laget av glatt endoplasmatisk retikulum. Den nydannede primære plasmodesmata har en tendens til å klynges sammen. Sekundær plasmodesmata utvikler seg etter hvert som celler utvides.

Plasmodesmata tillater passering av spesifikke molekyler mellom planteceller. Uten plasmodesmata kunne ikke nødvendige materialer passere mellom de stive celleveggene til planter. Viktige materialer som passerer gjennom plasmodesmata inkluderer ioner, næringsstoffer og sukker, signalmolekyler for immunrespons, noen ganger større molekyler som proteiner og noen RNAer.

De fungerer også generelt som et slags filter for å forhindre mye større molekyler og patogener. Imidlertid kan inntrengere tvinge plasmodesmata til å åpne opp og overstyre denne forsvarsmekanismen til planter. Denne endringen i permeabilitet av plasmodesmata er bare ett eksempel på deres tilpasningsevne.

Plasmodesmata kan reguleres. En fremtredende regulatorisk polymer er callose. Callose bygger seg opp rundt plasmodesmata og jobber med å kontrollere hva som kan komme inn i dem. Økte mengder kallose resulterer i mindre bevegelse av molekyler gjennom plasmodesmata. Det gjør dette ved å i hovedsak klemme porens diameter. Permeabilitet kan økes når det er mindre kallose.

Noen ganger kan større molekyler passere gjennom plasmodesmata ved å utvide porestørrelsen eller utvide dem. Dette blir dessverre noen ganger utnyttet av virus. Forskere lærer fremdeles om den nøyaktige molekylære sammensetningen av plasmodesmata og hvordan de fungerer.

Plasmodesmata har forskjellige former i forskjellige roller i planteceller. I sin mest grunnleggende form er de enkle kanaler. Imidlertid kan plasmodesmata lage mer avanserte og forgrenende kanaler. Disse sistnevnte plasmodesmata fungerer mer som filtre som styrer bevegelse avhengig av plantevevstypen. Noen plasmodesmata fungerer som sil mens andre fungerer som en trakt.

I humane celler kan man finne fire typer intracellulære kryss. Gapkryss er en av disse. De tre andre er desmosomer, sammenhengende kryss og okkluserende kryss.

Desmosomer er små koblinger som trengs mellom to celler som ofte tåler eksponering, for eksempel epitelceller. Forbindelsen består av kadheriner, eller linkerproteiner.

Okkluderende kryss kalles også stramme kryss. De oppstår når to cellers plasmamembraner smelter sammen. Ikke mange stoffer kan komme seg gjennom det okkluderende eller tette krysset. Den resulterende forseglingen tjener en beskyttende barriere mot patogener; Imidlertid kan disse noen ganger overvinnes, noe som åpner cellene for å angripe.

Vedheftende kryss finner du under okkluserende kryss. Kadheriner forbinder disse to slags kryss. Tilkoblingskryss er tilstøttet via aktinfilamenter.

Nok en annen kontakt er hemidesmosome, som bruker integrin i stedet for kadheriner.

Nylig har forskere oppdaget at både dyreceller og bakterier inneholder lignende cellemembrankanaler som plasmodesmata, som ikke er gapkryss. Disse kalles tunneling nanorør, eller TNT. I dyreceller kan disse TNTene tillate vesikulære organeller å bevege seg mellom celler.

Selv om det er mange forskjeller mellom gapkryss og plasmodesmata, spiller de begge en rolle i å tillate intracellulær kommunikasjon. De sender cellesignaler, og de kan reguleres for å tillate eller nekte at bestemte molekyler krysser. Noen ganger kan virus eller andre sykdomsvektorer manipulere dem og endre permeabiliteten.

Når forskere lærer mer om den biokjemiske sammensetningen av begge typer kanaler, kan de bedre tilpasse eller lage nye legemidler som kan forhindre sykdom. Det er klart at intracellulære membranforede porer er utbredt i mange arter, og det virker sannsynlig at nye kanaler ennå ikke har blitt oppdaget i bakterier, planter og dyr.