Skillnaden mellan gapkorsningar och plasmodesmata

I både djur- och växtriket måste cellerna kunna kommunicera med varandra för att säkerställa överlevnad. Ett antal kanaler och korsningar finns som överbryggar celler och möjliggör för ämnen och meddelanden att korsa mellan dem. Två viktiga exempel inkluderar plasmodesmata och gap-korsningar, men de har viktiga skillnader.
Läs mer om likheter och skillnader mellan växt- och djurceller.

TL; DR (för lång; Läste inte)

I både växter och djur behöver celler ett sätt att kommunicera med varandra, förmedla viktiga signaler för immunsvar och att låta material flöda över membran till andra celler. Gap-korsningar hos djur och plasmodesmata-växter är två liknande typer av kanaler, men de har tydliga skillnader från varandra.

Gap korsningar är en form av anslutningskanal som finns i djurceller. Växtceller har inte spaltkorsningar.

En gapkorsning består av anslutningareller halvkanaler. Hemichannels tillverkas av endoplasmatiskt retikulum av celler och förflyttas till cellmembranet av Golgi-apparaten. Dessa molekylära strukturer är gjorda av transmembranproteiner som heter connexins. Anslutningar raderar för att bilda en gap-korsning mellan angränsande celler.

Gap-korsningar fungerar som kanaler för att tillåta viktiga ämnen som små diffunderbara molekyler, mikro-RNA (miRNA) och joner. Större molekyler som sockerarter och proteiner kan inte passera genom dessa små kanaler.

Gap-korsningar måste fungera vid olika hastigheter för kommunikation mellan celler. De kan öppnas och stängas snabbt när det krävs snabb respons. Fosforylering spelar en roll i regleringen av klyftor.

Hittills har forskare hittat tre huvudtyper av klyftor i djurceller. Homotypiska gapkorsningar har identiska förbindelser. Heterotypiska gapkorsningar är gjorda av olika typer av anslutningar. Heteromera gapkorsningar kan antingen ha identiska anslutningar eller olika.

Gap-korsningar gör att vissa material kan passera mellan angränsande celler. Detta är avgörande för att upprätthålla en organisms hälsa. Till exempel behöver hjärtmuskelceller i hjärtat snabb kommunikation via jonflöde för att fungera korrekt.

Gap-korsningar är också viktiga för immunsystemets svar. Immunceller använder gapkorsningar för att generera svar i friska celler såväl som infekterade eller cancerceller.

Gapkorsningar i immunceller tillåter kalciumjoner, peptider och andra budbärare att passera igenom. En sådan budbärare är adenosintrifosfat eller ATP, som tjänar till att aktivera immunceller. Kalcium (Ca2 +) och NAD + fungerar vardera som signalmolekyler relaterade till cellulär funktion under en cells liv.

RNA får också korsa genom gap-korsningar, men korsningarna visar sig vara selektiva om vilka miRNA som är tillåtna.

Gap-korsningar är också viktiga vid vissa cancerformer och blodproblem som leukemi. Forskare upptäcker fortfarande hur kommunikationen mellan stromaceller och leukemiceller fungerar.

Forskare försöker upptäcka mer information om olika blockerare av gapkorsningar, för att möjliggöra produktion av nya läkemedel som kan hjälpa till att behandla immunsjukdomar och andra sjukdomar.

Med tanke på den viktiga rollen som gapkorsningar i djurceller, kanske du undrar om de också finns i växtceller. Gapkorsningar saknas dock i växtceller.

Växtceller innehåller kanaler som kallas plasmodesmata. Edward Tangl upptäckte dessa först 1885. Djurceller har ingen plasmodesmata i sig, men forskare har upptäckt en liknande kanal som inte är en klyfta. Det finns ett antal strukturella skillnader mellan plasmodesmata och gapkorsningar.

Så vad är plasmodesmata (plasmodesma om singular)? Plasmodesmata är små kanaler som överbryggar växtceller tillsammans. I detta avseende liknar de ganska skillnaderna mellan djurens celler.

I växtceller måste plasmodesmata emellertid korsa primära och sekundära cellväggar för att tillåta signaler och material över. Djurceller har inte cellväggar. Så växter behöver ett sätt att komma igenom cellväggar, eftersom växtplasmamembran inte direkt kontaktar varandra i växtceller.

Plasmodesmata är i allmänhet cylindrisk och fodrad med plasmamembran. De har desmotubuli, smala rör tillverkade av slät endoplasmatisk retikulum. Den nybildade primära plasmodesmata tenderar att klusteras ihop. Sekundär plasmodesmata utvecklas när celler expanderar.

Plasmodesmata tillåter passage av specifika molekyler mellan växtceller. Utan plasmodesmata kunde nödvändiga material inte passera mellan plantornas styva cellväggar. Viktiga material som passerar genom plasmodesmata inkluderar joner, näringsämnen och sockerarter, signalmolekyler för immunsvar, ibland större molekyler som proteiner och vissa RNA.

De fungerar i allmänhet också som ett slags filter för att förhindra mycket större molekyler och patogener. Men inkräktare kan tvinga plasmodesmata att öppna upp och åsidosätta denna försvarsmekanism hos växter. Denna förändring i plasmodesmatas permeabilitet är bara ett exempel på deras anpassningsförmåga.

Plasmodesmata kan regleras. En framträdande reglerande polymer är callose. Callose byggs upp runt plasmodesmata och arbetar för att kontrollera vad som kan komma in i dem. Ökade mängder kallos resulterar i mindre rörelse av molekyler genom plasmodesmata. Det gör detta genom att i huvudsak pressa pordiametern. Permeabiliteten kan ökas när det är mindre kallos.

Ibland kan större molekyler passera genom plasmodesmata genom att utvidga porstorleken eller utvidga dem. Detta utnyttjas tyvärr ibland av virus. Forskare lär sig fortfarande om den exakta molekylära sammansättningen av plasmodesmata och hur de fungerar.

Plasmodesmata har olika former i olika roller i växtceller. I sin mest grundläggande form är de enkla kanaler. Plasmodesmata kan dock skapa mer avancerade och förgrenade kanaler. Dessa senare plasmodesmata fungerar mer som filter som styr rörelsen beroende på växtvävnadstyp. Vissa plasmodesmata fungerar som sil medan andra fungerar som en tratt.

I mänskliga celler finns fyra typer av intracellulära korsningar. Gap korsningar är en av dessa. De andra tre är desmosomer, vidhäftande korsningar och ockluderande korsningar.

Desmosomer är små kopplingar som behövs mellan två celler som ofta tål exponering, såsom epitelceller. Förbindelsen består av kadheriner eller linkerproteiner.

Ockluderande korsningar kallas också täta korsningar. De uppstår när två cellers plasmamembran smälter samman. Inte många ämnen kan komma igenom den ockluderande eller täta korsningen. Den resulterande tätningen tjänar en skyddande barriär mot patogener; emellertid kan dessa ibland övervinnas och öppna cellerna för att attackera.

Vidhäftande korsningar finns under ockluderande korsningar. Kadheriner förbinder dessa två typer av korsningar. Vidhäftande korsningar angränsas via aktinfilament.

Ännu en kontakt är hemidesmosomen, som använder integrin snarare än kadheriner.

Nyligen har forskare upptäckt att både djurceller och bakterier innehåller liknande cellmembrankanaler som plasmodesmata, som inte är gapkorsningar. Dessa kallas tunnlar nanorör eller TNT. I djurceller kan dessa TNT tillåta vesikulära organeller att röra sig mellan celler.

Även om det finns många skillnader mellan gapkorsningar och plasmodesmata, spelar de båda en roll för att tillåta intracellulär kommunikation. De skickar cellsignaler, och de kan regleras för att tillåta eller vägra vissa molekyler att korsa. Ibland kan virus eller andra sjukdomsvektorer manipulera dem och ändra deras permeabilitet.

När forskare lär sig mer om den biokemiska sammansättningen av båda typerna av kanaler kan de bättre anpassa eller göra nya läkemedel som kan förhindra sjukdom. Det är tydligt att intracellulära membranfodrade porer förekommer i många arter, och det verkar troligt att nya kanaler ännu inte har upptäckts i bakterier, växter och djur.