細胞接合部：タイプとその特性 - 生物学 - 2025

細胞間結合は、隣接するセル間または細胞とマトリックスと細胞膜の間の接触ブリッジです。接合部は、研究される組織のタイプに依存し、上皮、筋肉、神経細胞間の既存の接続を強調します。

細胞にはそれらの間の接着に関連する分子があります。ただし、組織内の結合の安定性を高める追加の要素が必要です。これは、セルジャンクションで実現されます。

細胞接合部の主なタイプ。
出典：Boumphreyfr、Wikimedia Commons

ジャンクションは、対称ジャンクション（タイトジャンクション、ベルトデスモソーム、スリットジャンクション）と非対称ジャンクション（ヘミデスモソーム）に分類されます。

タイトジャンクション、ベルトデスモソーム、ポイントデスモソーム、ヘミデスモソームは、固定を可能にするジャンクションです。一方、クレフトジャンクションは隣接する細胞間のジャンクションブリッジとして機能し、細胞質間の溶質の交換を可能にします。

溶質、水、およびイオンの動きは、個々の細胞成分を介して、およびその間で発生します。したがって、一連のチャネルとトランスポーターによって制御される経細胞経路があります。細胞間の接触によって制御される傍細胞経路とは対照的に、つまり細胞接合部。

植物では、原形質連絡と呼ばれるクレフトジャンクションに似た細胞ジャンクションを見つけます。構造は異なりますが、機能は同じです。

医学的見地から、細胞接合部の特定の欠陥は、上皮バリアへの損傷によって引き起こされる後天性または遺伝性疾患につながります。

特徴

生物は細胞と呼ばれる離散的で多様な構造で構成されています。これらは、それらを細胞外環境から分離しておく原形質膜によって区切られています。

ただし、それらは生物の構成要素ですが、互いに隔離されていないため、レンガに似ていません。

細胞は、互いに、そして細胞外環境と通信している要素です。したがって、膜が無傷のままである間、細胞が組織を形成して通信する方法がなければなりません。

この問題は、上皮に存在する細胞結合の存在により解決できます。これらのジャンクションは2つの隣接するセル間に形成され、それぞれの機能に従って対称ジャンクションと非対称ジャンクションに分類されます。

ヘミデスモソームは非対称ユニオンに属し、ナローユニオン、ベルトデスモソーム、デスモソーム、およびクレフトユニオンは対称ユニオンに属します。以下では、各ジョイントについて詳しく説明します。

タイプ

-タイトジャンクション

腸上皮細胞のスキームと選択的透過経路。Wikimedia CommonsのWhite Whale

「密着結合」としても知られているタイトジャンクションは、隣接細胞の細胞膜にあるセクターで、密接に関連しています。「タイトジャンクション」という名前が示すように、

平均的な条件下では、細胞は10〜20 nmの距離だけ離れています。ただし、タイトジャンクションの場合、この距離は大幅に短縮され、両方のセルの膜が接触したり、さらには融合したりします。

典型的なタイトジャンクションは、隣接する細胞の側壁の間に、それらの頂端面からの最小距離で配置されています。

上皮組織では、すべての細胞がそのような接合部を作り、一緒にとどまります。この相互作用では、細胞はリングを連想させるパターンで配置されます。これらの組合は全周をカバーしています。

タイトジャンクションに関与するタンパク質

OcludinaとClaudina

密着接触領域は、セルの表面全体を囲んでいます。これらの領域は、オクルディンとクローディンとして知られる膜貫通タンパク質の吻合された接触ストリップを形成します。吻合という用語は、特定の解剖学的要素の結合を指します。

これらの2つのタンパク質はテトラエスパニンのグループに属しています。それらは、4つの膜貫通ドメイン、2つの外側ループ、および2つの比較的短い細胞質の尾を持つことを特徴とします。

オクルディンは、小帯オクルディンと呼ばれ、ZOと略される他の4つのタンパク質分子と相互作用することが示されています。この最後のグループには、タンパク質ZO 1、ZO 2、ZO 3、およびアファディンが含まれます。

クローディンは、その一部として、タイトジャンクションで一連の線形フィブリルを構成する16タンパク質のファミリーであり、このジャンクションが傍細胞経路の「バリア」の役割を担うことを可能にします。

ネクチンとJAM

ネクチンと接合部接着分子（略してJAM）も密着接合部に現れます。これらの2つの分子は、細胞内空間でホモダイマーとして見られます。

ネクチンは、タンパク質アファディンを介してアクチンフィラメントに接続されています。げっ歯類におけるアファディンをコードする遺伝子の欠失は胚の死につながるため、後者は重要であると思われます。

タイトジャンクションの特徴

このタイプの細胞間の接合部は、2つの重要な機能を果たします。1つ目は、上皮の細胞の極性を決定し、頂端ドメインを側底ドメインから分離し、脂質、タンパク質、その他の生体分子の過度の拡散が起こらないようにすることです。

定義で述べたように、上皮の細胞はリング状にグループ化されます。この構造は、細胞の頂端表面を側方および基底の表面から分離し、ドメイン間の分化を確立します。

この分離は、上皮の生理学の研究において最も重要な概念の1つと考えられています。

第二に、密着結合は、上皮細胞層を通過する物質の自由な通過を妨げ、傍細胞経路への障壁をもたらします。

-スリットまたはギャップのユニオン

隣接するセルのギャップ結合の構造と位置。Mariana Ruiz LadyofHatsの画像に基づいて、Kalpoが翻訳しました。、ウィキメディア・コモンズ経由

ギャップ結合は、隣接する細胞間の細胞膜を制限しない領域に見られます。クレフト接合部では、細胞の細胞質が接続し、物理的接続が作成されます。この場所で小分子の通過が起こります。

このクラスの接合部は、事実上すべての上皮に見られますが、他の種類の組織にも見られ、さまざまな目的に使用されています。

たとえば、さまざまな組織では、神経伝達物質ドーパミンの場合と同様に、細胞外シグナルに応じて裂け目が開いたり閉じたりすることがあります。この分子の存在は、光の強度の増加に応じて、網膜内のあるクラスのニューロン間のコミュニケーションを減少させます。

クレフトジャンクションに関与するタンパク質

裂け目接合部はコネキシンと呼ばれるタンパク質で構成されています。したがって、「コネクソン」は、6つのコネキシンモノマーの結合によって得られます。この構造は、細胞膜を横切って見られる中空の円筒です。

コネクソンは、隣接する細胞の細胞質の間に導管が作成されるように配置されています。また、コネクソンは凝集して一種のプレートを形成する傾向があります。

ギャップジャンクションの機能

これらの接合部の形成のおかげで、隣接する細胞間で特定の分子の移動が発生する可能性があります。輸送される分子のサイズは決定的であり、最適な直径は1.2であり、カルシウムイオンと環状アデノシン一リン酸も同様です。

具体的には、1つの細胞の細胞質から隣接する細胞質に移動できる無機イオンと水溶性分子です。

カルシウム濃度はこのチャネルで重要な役割を果たします。カルシウム濃度が増加すると、軸管が閉じる傾向があります。

このように、クレフトジャンクションは、電気インパルスの伝達に関与する心臓の筋肉細胞で発生するように、細胞間の電気的および化学的結合プロセスに積極的に参加します。

-アンカーまたは結合ジョイント

タイトジョイントの下に、アンカージョイントがあります。一般に、これらは上皮の先端表面の近くにあります。このグループでは、小帯付着または帯デスモソーム、黄斑付着または時間的デスモソーム、およびデスモソームという3つの主要なグループを区別できます。

このタイプの接合部では、小帯と付着性黄斑によって接合されている隣接する細胞膜は、タイトな接合部の場合に存在する最小スペースと比較して、比較的広いセル距離で分離されています。

細胞間空間は、デスモプラキン、プラコグロビン、プラコフィリンと呼ばれる他のタンパク質を提示​​する細胞質プラークに付着したカドヘリン、デスモグレイン、デスモコリンのファミリーに属するタンパク質によって占められています。

アンカージョイントの分類

ゾヌラ

タイトジョイントの場合と同様に、アンカージョイントでも、リングまたはベルトの形の配置パターンを観察します。小帯付着物は、カドヘリンとカテニンという2つのタンパク質の相互作用を通じて、アクチンマイクロフィラメントに関連付けられています。

黄斑が付着

場合によっては、この構造は単にデスモソームと呼ばれ、ケラチンで形成された中間フィラメントに関連する点状の結合です。この文脈では、これらのケラチン構造は「tonofilimanetos」と呼ばれています。フィラメントは上皮細胞の点から点へと伸びています。

ポイントデスモソーム

これらは、上皮細胞に強度と剛性を提供します。したがって、その主な機能は、隣接する細胞の強化と安定化に関連していると考えられています。

デスモソームは、連続したバンドではなく、別個の小さなドットに似ているため、一種のリベットまたは溶接に例えることができます。

このタイプの接合部は、心筋の心筋細胞に結合する挿入された椎間板と、脳と脊髄の外面を覆う髄膜に見られます。

-ヘミデスモソーム

Wikimedia CommonsのMiguelferig

ヘミデスモソームは非対称接合部のカテゴリーに分類されます。これらの構造は、上皮細胞の基底ドメインを基礎となる基底板に固定する機能を持っています。

この構造は文字通り「半分」のデスモソームに見えるため、ヘミデスモソームという用語が使用されます。ただし、その生化学的組成の観点から見ると、両方の組合は完全に異なります。

ヘモデスモソームの機能は、細胞を基底層と融合させることであるのに対し、デスモソームは隣接する細胞を接着する責任があることを明確にすることが重要です。

黄斑付着またはデスモソームとは異なり、ヘミデスモソームは以下の構成からなる異なる構造を備えています。アンカーフィラメント。

ヘミデスモソームの機能の1つは、基底板のコンポーネントに接続された中間の細胞骨格フィラメントの存在により、上皮組織の全体的な安定性を高めることです。

植物の細胞接合部

植物界は、クレフト接合を連想させる機能的対応物を除いて、上記の細胞接合のほとんどを欠いています。

植物では、隣接する細胞の細胞質は、原形質連絡と呼ばれる経路またはチャネルによって接続されています。

この構造は、1つの植物細胞から次の植物細胞への連続体を作成します。それらは構造的にクレフト接合とは異なりますが、非常に類似した役割を果たし、小さなイオンや分子の通過を可能にします。

医学的展望

医学的見地から、細胞接合部は関連するトピックです。接合部に関与するタンパク質をコードする遺伝子の変異は、臨床病理に翻訳されることがわかっています。

たとえば、特定の種類のクローディン（タイトジャンクションにおける相互作用を仲介するタンパク質の1つ）をコードする遺伝子に特定の変異がある場合、それは人間にまれな疾患を引き起こします。

これは腎性マグネシウム喪失症候群で、症状には低マグネシウムと発作が含まれます。

さらに、ネクチン1タンパク質をコードする遺伝子の変異が口蓋裂症候群の原因であることが判明しています。この状態は、新生児で最も一般的な奇形の1つと考えられています。

ネクチン1遺伝子の変異は、ヒトの皮膚、髪、爪、歯に影響を与える外胚葉異形成と呼ばれる別の状態とも関連しています。

葉状天疱瘡は、表皮の粘着性の維持に関与する重要な要素であるデスモグレイン1に対する自己抗体によって決定される水疱性皮膚疾患です。

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