T i g h t Junctions

Плотные соединения: многофункциональность

MULTIFUNCTIONAL STRANDS IN TIGHT JUNCTIONS

Shoichiro Tsukita, Mikio Furuse, Masahiko Itoh
Nature Reviews Molecular Cell Biology 2, 285-293 (2001)


Tight junctions являются одним из способов межклеточной адгезии. Они действуют как  первичные барьеры диффузии растворенных веществ, через межклеточные пространства, создавая границу между апикальным и базолатеральным доменами плазматической оболочки (мембраны) и рекрутируя различные цитоскелетные и сигнальные  молекулы на своей цитоплазматической поверхности. 

Существование отдельных жидкостных компартменов с разным молекулярным составом является важным для развития и поддержания  многоклеточных организмов. Эти компартменты выделяются с помощью различных клеточных слоев, которые функционируют как барьеры для поддержания определенной внутренней среды в каждом компартменте. Напр., почечные канальцы, кровеносные сосуды   перитонеальная полость выстланы
EPITHELIAL ,
ENDOTHELIAL и
MESOTHELIAL клеточными слоями ,соотв. Внутри этих слоев индивидуальные клетки механически сцеплены др с др., чтобы поддерживать структурную интеграцию слоя и запечатать межклеточное пространство между соседними клетками, чтобы предотвратить диффузию.

динительный комплекс простых эпителиальных клеток располагается в наиболее апикальной части латеральной части мембраны и состоит из трех компонентов: плотных соединений
ADHERENS JUNCTIONS и
DESMOSOMES (Рис. 1). Плотные соединения выглядят как серия кажущихся слияний ('kissing points') наружных листков плазматической мембраны соседних клеток (Рис.1b и Рис.2b). В kissing points межклеточные пространства полностью облитерированы, тогда как в слипчивых соединениях и десмосомах соседние оболочки удалены на 15-20 nm (Рис.1b). В простых эпителиальных клеточных слоях слипчивые соединения и десмосомы механически сцепляют соседние клетки, тогда как плотные соединения запечатывают межклеточные пространства. Транспорт через клеточные слои происходит или с помощью
TRANSCELLULAR TRANSPORT через клетку или с помощью парацеллюлярного тока через плотные соединения (Вох 1).
(Box 1) Box 1 | Two distinct pathways across cellular sheets

Последние обнаруживают избирательность как в отношении ионов, так и размеров, которая зависит от типа клеток.


(Рис.1.)  |  Junctional complex и tight junctions.


(Рис.2.)  |  Structure of tight junctions.

Помимо 'barrier function', плотные соединения функционируют как  'fence' (изгородь). Плазматическая оболочка (мембрана) подразделена функционально на апикальный и базолатеральный домен, которые обращены лицом в сторону просвета и серозного компартмента, соотв.  Эти домены отличаются по составу интегральных мембранных белков и липидов. Однако, т.к. интегральные мембранные белки и липиды м. диффундировать латерально в плоскости плазматичесой оболочки, то  некоторые барьеры диффузии необходимы на границе между апикальным и базолатеральными доменами плазматической мембраны  Плотные соединения выглядят подобно  забору в наиболее апикальной части латеральной плазматической мембраны.

Links
DATABASE LINKS
occludin | claudin-1 | claudin-2 | claudin-5 | connexin | claudin-11 | JAM | claudin-4 | hereditary hypomagnesemia | claudin-16 | claudin-3 | ZO-1 | ZO-2 | ZO-3 | SH3 domain | GUK domain | claudin-12 | MAGI-1 | MAGI-2 | PTEN | PAR-3 | PAR-6 | cdc42 | Rab3b | Rab13 | Sec6 | Sec8 | tumour necrosis factor-α | interferon-γ | hereditary deafness



Барьерная функция поддерживается с помощью комплексов белков, составляющих плотные соединения, которые располагаются в субапикальном аспекте латеральных оболочек клеток.

В состав плотных соединений входят белки zonula occlidens (ZO-1,ZO-2) и окклюдин. ZO-1 и ZO-2 являются цитоплазматическими белками, тогда как окклюдин являтся трансмембранным белком. Описано и несколько новых белков ZO-3, claudin-1 и -2, junctional adhesion molecule (JAM) ассоциированых с плотными соединениями: первый является цитоплазматическим, а последние две трансмембранными белками. С-конец окклюдина необходим для локлаизации молекулы в плотном соединение поляризованных клеток. Возможно, что эта часть окклюдина содержит целевые последовательности, необходимые для закрепления в плотных соединениях и что соединение СООН-конца с ZO-1 необходимо для удержания окклюдина в плотном соединении. Ассоциация ZO-1 с плоным соединением и связываение с окколюдином обеспечиваются двумя разными доменами в N-терминальной половине ZO-1. Помимо ассоциации с другими белками плотных соединений ZO-1 взаимодействует также с цитоскелетом или путем связывания со спектрином или путем связывания непосредственно с актином. Актин-связывающая активность ZO-1 картирована в С-терминальной половине. Таким образом, ZO-1 может действать как прямая или непрямая связь между трансмембранным компонентом плотного соединения, окклюдином, и цитоскелетом. Взаимодействие плотных соединений с цитоскелетом является критическим для регуляции барьерной функции.
ZO-1 играет активную роль в поддержании локализации ZO-1 и окклюдина, так как они неспособны удерживаться в плотных соединениях в отсуствии ZO-1, закрепляющего их. Теряется при этом и связь с плотными соединениями апикального актина, т.е. связь с ZO-1 .
У обработанных IFN-γ Т84 клеток несмотря на отсутствие ZO-1 все еще сохраняется некая барьерная функция. Следовательно, и другие белки могут вносить свой вклад в барьерную функцию плотных соединений.
Барьерная функция плотных соединений в эндотелиальных клетках сосудов
HGF/SF обусловливает изменение функции плотных соединений. Стимуляция сосудистых эндтелиальных клеток с помощью HGF/SF вызывает зависимое от концетрации увеличение околоклеточной проницаемости, и снижение транс-эндотелиальной резистентности (TER) эндотелиальных клеток. HGF/SF уменьшает также уровень окклюдина в этих клетках, белка, формирующего плотные соединения. Вскоре после обработки HGF/SF обнаруживается нарушение распределения окклюдина и затем уменьшение окрашивания молекул. Ранее сходные эффекты были описаны для эпителиальных клеток кишечника.
HGF/SF влияет на состояние фосфориляции окклюдина скорее, чем на ZO-1. Так как появляются молекулы окклюдина медленно двигающиеся и с высоким молекуляным весом. А состояние фосфорилирования окклюдина связано с его локализацией в плотных соединениях. Меняется распределение и ZO-1 молекул.
Увеличение фосфорилирования окклюдина может ускорить его деградацию, устранять его с поверхности клеток и нарушать внутриклеточное распределение (происходит накопление как окклюдина, так и ZO-1 молекул в цитозоле и ядре).
Кадхериновый адгезивный комплекс также влияет на плотные соединения. Повреждение VE-кадхеринового комплекса и нарушение его функции дает сходные изменения плотных содеинений. HGF/SF способен индуцировать фосфорилирование тирозина у бета-катенина и повреждать Е-кадхерином обуславливаемую межклеточную адгезивность, что моеж вести к разрыву плотных соединений.
Катенины ассоциируют с ZO-1 комплексами и могут тем самым влиять на формирование плотных соединений. HGF/SF фосфорилирует бета-катенины.

The composition of tight-junction strands

На FREEZE-FRACTURE REPLICA ELECTRON MICROSCOPY микрофитографиях плотные соединения выглядят как набор  непрерывных, ANASTOMOSING нитей внутримембранных частиц или фибрилл в tight-junction strands (ободках) на P FACE с комплементарными пустыми бороздками на E FACE (Рис.2.)  |  Structure of tight junctions.

Количество ободков в плотном соединении как и частота их ветвлений варьирует существенно в зависимости от типа клеток. Каждый ободок плотного соединения (Рис. 2c) внутри плазматической мембраны ассоциирует латерально с другим ободком плотного соединения оппозитной мембраны, чтобы сформировать 'paired' tight-junction обод в месте облитерации межклеточного пространства.
Предложены две модели для объяснения химической природы ободков плотных соединений (Рис.3). В 'protein model', ободки плотных соединений представлены единицами интегральных мембранных белков, которые полимеризуются линейно внутри липидного бислоя, тогда как согласно 'lipid model', липиды организуются в инвертированный цилиндрический мицелий, чтобы образовать нити плотных соединений.  Подтверждается 'protein' model, хотя нельзя исключить, что специфические липиды также м. участвовать.


(Рис.3.)  |  Protein versus lipid models.

Occludin (60 kDa) идентифицирован как первый интеграьный мембранный белок, локализованный в плотных соединениях кур и млекопитающих. Occludin имеет 4 трансмембранных домена, длинный  carboxy-терминальный цитоплазматический домен и короткий amino-терминальный цитоплазматический домен (Рис.4a). Две изоформы окклюдина образуются в результате альтернативного сплайсинга.


(Рис.4.)  |  Integral membrane proteins localized at tight junctions.

При IMMUNO-REPLICA ELECTRON MICROSCOPY антитела против окклюдина метят исключительно нити плотных соединений, указывая тем самым, что он включен в эти нити.  Однако, нити плотных соединений м. формироваться  также и без окклюдина, напр., в эндотелиальных клетках не-нейрональных тканей и в SERTOLI CELLS у некоторых видов. Важно, что клетки VISCERAL ENDODERM происходящие из окклюдин-дефицитных эмбриональных стволовых клеток имеют хорошо развитую сеть нитей плотных соединений.
Недавно идентифицированы два других трансмембранных белка   — claudin-1 и claudin-2 — как интегральные компоненты нитей плотных соединений. Эти белки также имеют 4 трансмембранных домена, но не обнаруживают каких-либо признаков сходства с окклюдином (Рис.4b). 24 члена семейства claudin идентифицировано у мышей и человека

(Табл.1)  | Claudin gene family

Предполагается, что claudins составляют основу ободков плотных соединений. ЭМ показывает, что клаудины локализуются исключительно в ободках плотных соединений. Экзогенные клаудины вызывают активность к агрегации L FIBROBLASTS , концентрируясь при этом в плоскости межклеточных контактов, и это ведет к образованию больших сетевых структур, сходных с ободками плотных соединений. (Рис. 4d). Occludin сам по себе не м. давать такие хорошо организованные ободки, но если он вносится в claudin-экспрессирующих L transfectants, то он инкорпорируеся в восоздаваемые claudin-based ободки.
Паттерн экспресии клаудинов варьирует существенно среди тканей (Табл.1). Некоторые клаудины экспрессируются в специфических типах клеток, напр., claudin-5/TMVCF экспрессируется первоначально в эндотелиальных клетках кровеносных сосудов, а claudin-11/OSP экспрессируется преимущественно в OLIGODENDROCYTES и клетках Сертоли. Большинство типов клеток, однако, экспрессируют более двух видов клаудинов в разных комбинациях: внутри индивидуального одиночного ободка разные виды клаудинов полимеризуются вместе, образуя 'heteropolymers', а между соседними ободками внутри  'paired' strands (ободов), клаудины соединяются др. с др. гомотипическим и гетеротипическим способом.
Последним трансмембранными компонентом плотных соединений является JAM (junctional adhesion molecule; 40 kDa). Имеется 3 JAM-родственых белка, которые принадлежат к сверхсемейству иммуноглобулинов: они имеют одиночный трансмембранный домен, а их внеклеточная часть складывается в два иммуноглобулин-подобные домена (Рис. 4c). Экзогенно экспрессируемые JAM не восстанавливают ободков плотных соединений в L transfectants, и они ассоциируют латерально с claudin-based стержями ободков плотных соединений в эпителиальных клетках. JAM участвуют в межклеточной  adhesion/junctional сборке в эпителиальных/эндотелиальных клетках, а также в EXTRAVASATION of MONOCYTES через эндотелиальные клетки.

A ziplock with diversified permeability

Плотность соединений м.б. измерена с помощью TRANSEPITHELIAL ELECTRIC RESISTANCE (TER). Количество ободков плотных соединений коррелирует со значениями TER в разных тканях. Напр., в почках, эпителиальные клетки проксимальных и дистальных канальцев имеют  1–2 и 4–7 ободков, соотв., и эпителиальные клетки дистальных канальцев имеют более высокую TER, чем проксимальные канальцы. Имеются и исключения, напр., два имеющихся ободка в Madin–Darby canine kidney (MDCK) эпителиальных клетках — MDCK I и MDCK II — обнаруживают заметные отклонения в TER. MDCK I клетки имеют в 30–60 раз более высокую TER , чем MDCK II клетки, но количество ободков плотных соединений у них очень сходно.
The number of strands. Если в MDCK I клетках, которые экспрессируют  claudin-1 и claudin-4, специфически удаляли claudin-4,  то наблюдалось заметное снижение числа ободков плотных соединений и снижение барьерной функции. Мыши без claudin-11/OSP, который специфически экспрессируется в олигодендроцитах и клетках Сертолм, не имели ободков плотных соединений в MYELIN SHEATHS и в клетках Сертоли.  При избыточной экспрессии клаудинов в L фибробластах, формировалась большая сеть ободков плотных соединений. Кроме того, избыточная экспрессия окклюдина в MDCK клетках также вызывала легкое повышение количества ободков плотных соединений. В эпителиальных клетках, уже экспрессирующих клаудины, избыточная экспрессия клаудинов не ведет к повышению числа ободков плотных соединений, указывая тем самым, что существует верхний предел. Когда мутантный claudin-1 , который  не м. связываться с подлежащим цитоскелетом,  overexpressed в MDCK клетках,то образуются аберрантные ободки плотных соединений. Очевидно участие подлежащего цитоскелета в регуляции количества ободков плотных соединений, неясно как задается их верхний лимит. 

Помимо количества ободков сложность паттерна сети также м.б. важным фактором, определяющим барьерные свойства плотных соединений. Так, claudin-1-индуцированные ободки плотных соединений формируют большую сеть с частым ветвлением. тогда как индуцированные claudin-11/OSP ободки ветвятся слабо и идут параллельно др. др. Это позволяет предполагать, что сложность сети ободков определяется за счет набора и соотношения в смеси различных каудинов.

Extracellular aqueous pores. Внеклеточная часть ободков плотных соединений, по-видимому, действует как кодовый замок (ziplock) для создания первичного барьера парацеллюлярной диффузии (Рис. 5). Установлено, что увеличение количества ободков плотных соединений вызывает логарифмический рост значений TER. Для объяснения этого постулируется существование водных пор (aqueous pores) внутри спаренных ободов, которые м.б. открытыми или закрытыми (Box 2)
Box 2 | Aqueous pores within tight-junction strands


(Рис.5.)  |  Multiple functions of tight-junction strands.

Исследования hereditary hypomagnesemia проливают свет на природу водных пор. Большая часть Mg2+ резорбируется из мочи с помощью парацеллюлярного пути в толстом восходящем LIMB OF HENLE , но у пациентов с наследственной hypomagnesemia эта резорбция снижена. Установлено, что ген claudin-16/paracellin-1 ответственнен за это заболевание. Claudin-16/paracellin-1 экспрессируется исключительно в толстой восходящей петле Генле. Предполагается, что claudin-16/paracellin-1 м. формировать водные поры, которые функционруют как  Mg2+ парацеллюлярные каналы.
Различия между MDCK I и MDCK II cклетками м.б. связаны с экспрессией различных калаудинов:MDCK I экспрессируют прежде всего claudin-1 и claudin-4, тогда как MDCK II клетки также экспрессируют большие количества claudin-2 в дополнение к claudin-1 и claudin-4. Если claudin-2 вносится в MDCK I клетки, то значения TER этих MDCK I трансфектантов падают до уровня MDCK II клеток без изменения количества ободков плотных соединений. Напротив, экзогенно экспрессируемый claudin-3 не вияет на значение TER в MDCK I клетках. Следовательно, claudin-2 скорее всего образует водные поры с высокой проводимостью  внутри спаренного обода плотных клеток MDCK II.
Это ведет к предположению, что  claudins не только формируют стержень ободка плотного соединения, но и формруют водные поры и что набор и соотношение в смести различных клаудинов м. детерминировать плотность индивидуальных ободков плотных соединений.
Occludin участвует в обеспечении барьерной функции плотных соединений, но как неясно. Трансфекция С-терминально укороченного окклюдина в MDCK клетки удаляет эндогенный окклюдин из ободков плотных соединений. У таких трансфектантов TER не снижается. В др. исследовании эндогенный окклюдин удалялся из плотных соединений при добавлении синтетических пептидов, соответствующих второй внеклеточной петле окклюдина. Это приводило к заметному снижению TER, что сопровождалось усилением парацеллюлярного тока. Избыточная экспрессия полной длины и С-терминального укороченного окклюдина в MDCK клетках не влияло на TER, но, парадоксально, усиливало парацеллюлярный ток mannitol. Это указывает на то, что окклюдин м вносить свой вклад  в электрическую барьерную функцию и возможно в формирование водных пор, через которые происходит ток незаряженных растворенных веществ.
Оccludin-deficient мыши при рождении выглядят нормально, но по мере роста начинают обнаруживать сложный фенотип, включая заметную задержку роста, хронические воспаления  и HYPERPLASIA эпителия желудка и отложение минералов в головном мозге. Плотные соединения большинства органов у таких мышей выглядят нормально в отношении морфологии и TER. Возможно, что дефекты у таких мышей вызваны исчезновением occludin-зависимых водных пор из ободков плотных соединений.  Неисключено, что окклюдин важен для других функций плотных соединений. Это м.б. связано с отгораживающей fence функцией или  сигнальными событиями, имеющими место в плотных соединениях.

A magnetic bar for PDZ-containing proteins

Плотность ободков плотных соединений  (10 nm;  Рис.2a.) сходна с диаметром GAP JUNCTIONAL каналов (connexon), которые состоят из 6 молекул connexin с 4 трансмембранными доменами.  Возможно, что вместо того чтобы быть выстроенными в одиночную линию, чтобы составить ободок плотного соединения, клаудины  упакованы более плотно в ободке. М. ожидать, что цитоплазматическая поверхность отдельного ободка плотного соединения выглядит как зубная щетка, состоящая из плотно упакованных многочисленных коротких С-термирнальных цитоплазматических хвостов  клаудинов. Помимо них имеются относительно относительно длинные и промежуточной длины С-терминальные хвосты окклюдина.
Большинство цитозальных белков ассоциирована с цитоплазматической поверхностью  плотных соединений. В качестве первого компонента плотных соединений выступает периферический мембранный белок с мол. м.  220 kDa , названный  ZO-1 (zonula occludens-1). С ZO-1 из MDCK клеток ко-преципитируются еще два белка с мол. м. 160 kDa и 130 kDa. Эти белки также локализуются в полтных соединениях, обозначены ZO-2 и ZO-3,соотв. ZO-1, ZO-2 и ZO-3 обладают сходными последовательностями с др.: они содержат 3 PDZ DOMAINS (PDZ1, PDZ2 и PDZ3), один SH3 domain, и один guanylyl kinase-like (GUK)domain (Рис. 6).


(Рис.6.)  |  PDZ-containing proteins localized at tight junctions.

Известно, что они распознают довольно отличающиеся 4 аминокислотные последовательности , часто заканчивающиеся на Val на своем С-терминальном конце; известно лишь одно исключение claudin-12. Это указывает на то, что С-окончания  могут непосредственно связываться с  PDZ доменами. Если это так, то цитоплазматическая поверхность ободка плотного соединения м. функционировать как магнитная полоса, которая сильно притягивает и рекрутирует множество белков, содержащих PDZ домен (Рис.5) PDZ1 домны в ZO-1, ZO-2 и ZO-3 непосредственно соединяются с carboxyl концами claudins. Не выявлено заметных различий  в сродстве различных клаудинов к PDZ1 доменам. ZO-1, ZO-2 и ZO-3 также непосредственно связываются с carboxy-терминальным хвостом окклюдина, но их GUK домены, а не их PDZ домены, участвуют в этом взаимодействии. Т.к. ZO-1, ZO-2 и ZO-3 локализованы в плотных соединениях у окклюдин-дефицитных мышей, то это взаимодействе м.б. несущественным для их привлечения в плотные соединения. Более того, JAM, которые концентрируются вокруг ободков плотных соединений, также заканчиваются на Val и непосредственно связываются с ZO-1 и др. белками, содержащими PDZ. Следовательно, возможно, что JAM также участвуют в рекрутации различных белков, содержащих PDZ, в плотные соединения.
Помимо ZO-1, ZO-2 и ZO-3, некоторые и др. PDZ-содержащие белки рекрутируются на цитоплазматическую поверхность плотных соединений, но неясно связываются ли они с С-концами  клаудинов (Рис. 6). Примеры включают MAGI-1/ -2/-3 (MAGUK inverted -1/-2/-3) и гомологичные C. elegans PAR (partitioning defective) продукты генов у млекопитающих, которые функционируют в ассиметричных клеточных делениях (Рис.6). Список PDZ-содержащих белков, локализующихся в плотных соединениях  продолжает расти. Эти белки м. функционировать как адапторы на цитоплазматической поверхности ободков плотных соединений, чтобы рекрутировать др. белки, включая цитоскелетные и сигнальные молекулы (Рис. 6 и Табл.2).

(Табл.2) nbsp;| Proteins lacking PDZ domains recruited to tight junctions

Судя по количеству рекрутируемых различных типов белков на цитоплазматическую поверхность плотных соединений с помощью   PDZ-содержащих белков, м. предположить образование там больших макромолекулярных комплексов (Рис. 5). Какова физиологическая функция таких комплексов? Во-перыых, т.к. актиновые филаменты связываются с С-концевыми частями ZO-1 и ZO-2, то эти комплексы очевидно взаимосвязывают (crosslinks) ободки плотных соединений с актомиозиновым цитоскелетом и это взаимодействие м играть роль в регуляции функций плотных соединений.  Сходные скопления PDZ-содержащих белков наблюдаются в POSTSYNAPTIC DENSITY в нейронах, где PDZ-containing белки непосредственно используются в передаче синаптических сигналов и их регуляции. В соединениях клеток с матриксом образуются большие макромолекулярные комплексы INTEGRIN -based сайтов адгезии, которые играют критическую роль в передаче сигналов, зависящей от ВКМ (extracellular-matrix), но в этом случае образование комплексов не базируется на PDZ-containing белках. Однако, такие макромолекулярные комплексы недостаточно развиты в CADHERIN -based межклеточных сайтах адгезии (adherens junctions). М. предполагать, что большие макромолекулярные комплексы, образующиеся на цитоплазматической поверхности плотных соединений, являются центральными в передаче межклеточных adhesion сигналов. Интересно, что плотные соединения рекрутируют продукт гена супрессора опухолей (PTEN), cell-polarity-related генные продукты ( PAR-3, PAR-6, cdc42) и vesicular-transport-related продукты (Rab3b , Rab13, Sec6/ Sec8).

A fence within the plasma membrane

Ободки плотных соединений являются гетеропоимерами интегральных мембранных белков, окклюдина и клаудинов, которые вставлены в плазматическую мембрану и окружают верхушки индивидуальных эпителиальных и эндотелиальных клеток, образуя границу между апикальным и базолатеральным доменами оболочки.  Следовательно, ободки плотных соединений действуют как забор ('fence'), ограничивая латеральную диффузию липидов и белков апикальным и базолатеральным доменом мембраны (Рис.5)
Апикальная часть мембраны эпителиальных клеток обогащена GLYCOSPHINGOLIPIDS и SPHINGOMYELIN . Эта часть мембраны обнаруживает ассиметриную организацию липидов поперек липидного бислоя, а glycosphingolipids как и sphingomyelin концентрируются в его наружном листке. Такая поляризованная локализация липидов указывает на возможность существования барьера диффузии, особенно для липидов в наружном листке. Флюоресцентно меченные липиды, внесенные в наружный листок бислоя апикальной мембраны культивируемых эпителиальных клеток, оставались на апикальной поверхности. Липиды же внесенные во внутренний листок апикальной мембраны, быстро перераспределялись на базолатеральную поверхность.
Разумно предположить, что плотные соединения ограничивают латеральную диффузию не только липидов, но и интегральных мембранных белков. Так как межклеточное пространство полностью облитерировано в плотных соединениях, то интегральные мембранные белки с большими внеклеточными частями не могут проходить через плотные соединения. Ясно, что помимо плотных соединений имеются и др. механизмы асимметричного распределения определенных интегральных белков внутри плазматической мембраны: цитоскелетные белки, находящиеся под плазматическими мембранами, м. ограничивать латеральную диффузию белков внутри мембранных доменов, а целенаправленное высвобождение exocytic пузырьков также важно. Разрушение межклеточных соединений ведет к перемешиванию мембранных белков из апикального и базолатерального доменов. Установлено также, что корректная поляризация базолатеральных белков зависимт от межклетоных соединений, а апикальных белков - нет. Однако, экспрессия конституитивно активных RhoA и Rac1 малыхl GTPases в MDCK клетках ведет к дизорганизации сети ободков плотных соединений и нарушению junctional fence для липидов, но не для интегралных мембранных белков. Следовательно, роль плотных соединений в асимметричном распределении интегральных белков остается до конца неясной.
Когда укороченный с С-конца окклюдин избыточно экспрессируется в культивируемых MDCK клетках, то sphingomyelin внесенный в мембранный апикальный домен оказывается на базолатеральной поверхности. Поляризованное распределение интегральных мембранных белков, по-видимому, не нарушено. Следовательно, возможно участие окклюдина в образовании барьера диффузии, особено для липидов.

Future directions

Итак, ободки плотных соединений на молекулярном уровне выполняют несколько функций: барьерную, сигнальную и заборную функции (Рис.5.) .
Остаются нерешенными вопросы. Как окклюдин и гетерогенные клаудины располагаются в индивидуальном ободке плотного соединения? До какой степени ободки плотных соединений динамически поляризуются и деполяризуются? Как это регулируется? Нужны ли некоторые липиды для полимеризации окклюдина и клаудинов? Как ободки плотных соединений ограничивают латеральную диффузию липидов только в наружном листок мембраны? Каковы физико-химические свойства ободков плотных соединений? Как осуществляется поляризация интегральных мембранных белков? Что предопределяет локализацию ободков плотных соединений? Каковы взаимооетношения между плотными соединениями, слдипчивыми соединениями и десмосомами во время поляризации клетки?  и т. д.
Важной задачей будущих исследований является выяснение связи плотных соединений с заболеваниями. Выше упоминались мутации в claudin-16/paracellin-1 вызывающие наследственную гипомагнеземию.  Недавно установлено, что ген claudin-14 ответственен за hereditary deafness. Плотные соединения в волосковых клетках улитки играют важную роль в образовании двух композиционно отличных компартментов внутреннего уха. Помимо наследственных заболеваний клаудины, по-видимому, иногда участвуют в различных патологичских условиях, включая и воспаление. Предполагается также участие окклюдина и клаудинов в туморогенезе.


Сайт создан в системе uCoz