Щелевые соединения формируют точечные `бляшки' на сторонах между клетками, хотя белки часто оказываются захваченными ER и Golgi при некоторых мутациях , ассоциирующих с болезнями. Хотя и не glycosylated, но большинство коннексинов проходит через Golgi и олигомеризуется позднее в их биосинтезе (Musil и Goodenough, 1993). Имеются также некоторые доказательства транспорта помимо Golgi для Cx26 (Martin et al., 2001). Гексамерные connexons, или полуканальцы, вставлены в мембрану, где они остаются преимущественно в закрытом состоянии до тех пор, пока не будут рекрутированы к ним извне существующие бляшки внутри мембраны (Gaietta et al., 2002). Удаление старых коннексинов м. происходить посредством отшнуровывания (`buddingoff') целых кусков бляшек, чтобы сформировать пузырьки кольцеобразных щелевых соединений внутри одной клетки (Jordan et al., 2001). Описаны и лизосомные и протеосомные пути деградации коннексинов (Laing et al., 1998). Неожиданно оказалось, что коннексины очень быстро обращаются (замещаются) с периодом полужизни в 1-5 ч. (Saffitz et al., 2000).
Главной функцией, приписываемой щелевым соединениям, является перенос ионов и метаболитов примерно в 1000 Da между клетками. Хотя это м.б. `housekeeping' функцией, однако некоторые недавние исследования выявили неожиданное разнообразие свойств проницаемости щелевых соединений, состоящих из разных коннексинов. Эксперименты по замене ионов показали, что anion/cation предпочтения коннексинов м. отличаться более чем десятки раз, т.к. самые большие передваемые молекулы (cationic tertiary amines, neutral polyethylene glycols и anionic Alexa fluorophores), обнауживают границы исключений, варьирующие от 7 до 15A (от 200 до более 800 по мол. весу), в зависимости от коннексинового состава каналов (Harris, 2001). Скорости прохождения краски через индивидуальные каналы на 1-3 порядка величин выше, чем при простой диффузии, это указывает на значительносе сродство между краской и стенкой пор (B. J. Nicholson и J. Nitsche, unpublished). Это согласуется с находками, что разные коннексины м. б. наделены 10-100-кратными уровнями избирательности для естественных переносимых молеекул, таких как ATP, AMP, adenosine и glutathione (Goldberg et al., 1999), IP
3 (Niessen et al., 2000) и даже для разных циклических нуклеотидов (Bevans et al., 1998).
Heterologous interactions between connexins
Различия в свойствах каналов щелевых сединений, описанные выше для каналов, состоящих из одного коннексина, еще более усиливаются при экспрессии множественных изотипов коннексинов в большинстве клеток. Описаны и гетеротипические (разные коннексина в оппозитных клетках) и гетеромерные (разные коннексины в одной и той же клетке) каналы (Harris, 2001). В целом гетеротипические каналы ведут себя в соответствии с поведением комбинации из гомомерных каналов, хотя воозможно исправление каналов (Suchyna et al., 1999). Взаимодействия между коннексинами до некоторой степени избирательны. Гетеротипические соединения обнаруживают тенденцию к возникновению, за некоторыми очевидными исключениями, внутри гомологичной группы [т.e. α или β(Harris, 2001)], диктуемые последовательностями, возможно всего несколькими couple остатками, во второй внеклеточной петле (H. Zhu и B. J. Nicholson, unpublished). Внутри одиночной бляшки некоторые коннексины м. сегрегировать, тогда как в др. имеется их смесь (Falk, 2000), это указывает на то, что образование гетеромерных каналов также является избирательным, возможно внутри гомологичных классов (Harris, 2001). Помимо уже описанных предпочтительных взаимодействий, не выявлено общих свойств, связывающих членов группировок коннесинов, которые бы предопределялись расположением последовательностей коннексинов.
Channel gating и regulation
Каналы щелевых соединений необычны среди ионных каналов тем, что они обычно остаются открытыми в покойном состоянии и закрываются только при специфических условиях. Однако пропускная способность этих каналов находится наряду с наиболее сложными ионными каналами. Они закрываются в ответ на ряд стимулов, которые в целом отражают плохое здоровье клетки, включая низкое pH, высокую внутриклеточную концентрацию Ca
2+ и различия в напряжении (voltage) между клетками (V
j) (Harris, 2001). Некоторые каналы чувствительны также к трансмембранному напряжению (V
m), но это наиболее распостранено среди innexins беспозвоночных. Каналы щелевых соединений закрываются также в ответ на ряд физиологических стимулов, обычно ассоциированных с повышенными клеточными делениями. Сюда входят и ростовые факторы, такие как PDGF и EGF, онкогены, такие как v-Src, и PKC, и Cdc2 киназы, ассоциированные с митозами, которые или прямо или косвенно фосфорилируют С-терминальные хвосты (Lampe и Lau, 2000).
Hemichannels
Перед инкорпорацией в щелевой соединение полуканалы обычно закрыты за счёт коомбинации внеклеточного Ca
2+ и V
m запоров. При соединении с совместимым полуканалом на др. клетке, в межклеточном канале запускается процесс открытия (`loop' gating). Некоторые полуканалы (напр., Cx38, Cx46 и Cx50) м. открываться за счёт деполяризации мембраны и снижения концентрации внеклеточного Ca
2+. Однако достоверные и обстоятельные доказательства открытия полуканалов из др. коннексинов в физиологических процессах варьируют в случаях внеклеточно распространяющихся волн Ca
2+ (путём высвобождения ATP или NAD
+), ингибирования апоптоза в остеоцитах (в обоих случаях Cx43), и центр окружающего ингибирования колбочек с помощью горизонтальных клеток (посредством локальных внеклеточных токов из Cx26) (Goodenough и Paul, 2003).
Molecular structure of the pore
Сегодня достигунты определенные успехи в нашем понимании структурных основ функции щелевых соединений. Atomic force микроскопия позволила получить картину динамических конформационных изменений в гексамерных каналах во время пропускания (gating), но при ограниченном разрешении (Muller et al., 2002). Однао основной прорыв в выяснении струкуры пор произошел после реконструкции картин электронной дифракции изолированных Cx43 щелевых соединений (Unger et al., 1999). Выявлены 4 трансмембранные спирали каждой субъединицы, одна из низ вносит вклад в большую часть выстилки поры (красная звездочка, верхней панели детальной картины поры). Место соединения между двумя полуканалами кажется созданным из одного куска и обнаруживает структуру, согласующуюся с ранее предложенной моделью, полученной на базе мутагенеза, согласно которой взаимное проникновение двух антипараллельных петель β-нити каждой субъединицы протиположного полуканала образует концентрическую β-barrels (бочку)(Foote et al., 1998).
Все коннексины имеют 4 трансмембрнные спирали, две высоко законесервированные внеклеточные петли, которые удерживаются прочно вместе посредством трёх дисульфидных связей, и 3 высоко изменчивых цитоплазматических домена. Систематический cysteine scanning мутагенез Cx32 позволил картировать остатки, которые вносят вклад в выстилку поры и закрытое состояние (Skerrett et al., 2002), это неожиданно выявило, что канал выстлан преимущественно гидрофобными остатками в M3, а некоторые из них находятся на цитоплазматическом конце M2. Др. исследования мутагенеза показали, что M1 и фланкирующие его домены, м. вносить вклад в выстилку поры полуканальцев (Harris, 2001) и скорее всего служат в качестве voltage сенсоров канала (Rubin et al., 1992). Цитоплазматический С-терминальный домен служит в качестве `шара', чтобы закрывать канал в ответ на pH (Morley et al., 1996) и фосфорилирование (Zhou et al., 1999), и содержит разнообразные мишени и связывающие сайты для различных киназ, поддерживающих и сигнальных белков, которые наиболее экстенсивно картировались в Cx43. Это последнее указывает на то, что подобно адгезивным и плотным соедирненеиям, щелевые соединения м.б. важным звеном в передаче сигналов помимо их роли в селективном обмене метаболитами между клеткаим.
Сайт создан в системе
uCoz