Protein hexamer that forms the pore of gap junctions between cells
В биологии коннексон, также известный как коннексинный гемиканал, представляет собой комплекс из шести белков, называемых коннексинами, который формирует пору для межклеточного соединения между цитоплазмой двух соседних клеток. Этот канал обеспечивает двунаправленный поток ионов и сигнальных молекул. Коннексон – это гемиканал, предоставляемый клеткой с одной стороны соединения; два коннексона из противоположных клеток обычно объединяются, образуя полный межклеточный канал. В некоторых клетках сам гемиканал активен как проводник между цитоплазмой и внеклеточным пространством, позволяя переносу ионов и малых молекул с молекулярной массой менее 12 кДа. О данной функции коннексонов известно немного, за исключением новых данных, указывающих на их ключевую роль во внутриклеточной сигнализации. Коннексоны, состоящие из одного типа коннексинов, считаются гомомерными, а коннексоны, состоящие из различных типов коннексинов, – гетеромерными.
In biology, a connexon, also known as a connexin hemichannel, is an assembly of six proteins called connexins that form the pore for a gap junction between the cytoplasm of two adjacent cells. This channel allows for bidirectional flow of ions and signaling molecules. The connexon is the hemichannel supplied by a cell on one side of the junction; two connexons from opposing cells normally come together to form the complete intercellular gap junction channel. In some cells, the hemichannel itself is active as a conduit between the cytoplasm and the extracellular space, allowing the transference of ions and small molecules lower than 1 2 KDa. Little is known about this function of connexons besides the new evidence suggesting their key role in intracellular signaling. Connexons made of the same type of connexins are considered homomeric, while connexons made of differing types of connexins are heteromeric.
Сборка
Сборка коннексинов, предназначенных для пластин с разрывными соединениями, начинается с синтеза коннексинов внутри клетки и заканчивается образованием пластин каналов с разрывными соединениями на клеточной мембране. Субъединицы белков коннексина, составляющие коннексоны, синтезируются на мембранах эндоплазматической сети клетки. Затем эти субъединицы олигомеризуются, то есть объединяются с другими меньшими частями, в коннексоны в аппарате Гольджи. После этого коннексоны доставляются к нужному месту на плазматической мембране. Коннексоны затем соединяются с совместимыми коннексонами из соседней клетки, формируя плаки каналов с разрывными соединениями.
The assembly of connexins destined for gap junction plaques begins with synthesis of connexins within the cell and ends with the formation of gap junction channel plaques on the cell membrane. The connexin subunit proteins that make up connexons are synthesized on the membranes of the cell's endoplasmic reticulum. These subunits are then oligomerized, or combined with other smaller parts, into connexons in the golgi apparatus. The connexons are then delivered to their proper location on the plasma membrane. Connexons then dock with compatible connexons from the neighboring cell to form gap junction channel plaques.
Деградация
Структура коннексонов нарушается при их удалении из плазматической мембраны. Коннексоны интернализуются самой клеткой в виде структуры с двойной мембраной, формирующей канал (вследствие докинга гемиканалов). Исследования показывают, что коннексоны особенно проницаемы для растворимых вторичных мессенджеров, аминокислот, нуклеотидов, ионов и глюкозы. Сердечно-сосудистые заболевания и, возможно, диабет I и II типов связаны с основным белком – коннексином, который формирует межклеточные контакты. При сердечно-сосудистых заболеваниях Cx43 (коннексин 43), субъединица коннексона, является общим белком межклеточных контактов, стимулирующим кардиомиоциты мышечных клеток интеркалированных дисков, что способствует синхронизированному сердцебиению. При развитии сердечно-сосудистого заболевания субъединица Cx43 начинает проявлять признаки окислительного стресса – способности сердца противодействовать накоплению вредных токсинов, вызванных возрастом или диетой, что приводит к снижению сосудистой функции. В целом, эти изменения в экспрессии Cx43 и окислительном стрессе могут приводить к нарушениям скоординированного сердцебиения, предрасполагая к сердечным аритмиям. Коннексоны также связаны как с диабетом I, так и с диабетом II типа. Субъединица Cx36 (коннексин 36) опосредует секрецию инсулина и высвобождение инсулина, индуцированное глюкозой, из межклеточных контактов печени и поджелудочной железы. Гомеостаз в печени и поджелудочной железе поддерживается сложной системой клеточных взаимодействий, называемой эндокринной сигнализацией – секрецией гормонов в кровоток для воздействия на отдаленные органы. Однако эндокринная сигнализация в поджелудочной железе и печени осуществляется на коротких расстояниях в клеточной мембране посредством сигнальных путей, ионных каналов, G-белок-связанных рецепторов, рецепторов тирозинкиназы и межклеточного контакта. Межклеточные контакты в этих тканях, поддерживаемые эндокринной сигнализацией, регулируют внутриклеточные сигналы между клетками и более крупными органами, соединяя соседние клетки плотным прилеганием. Такое плотное прилегание межклеточных контактов обеспечивает более эффективную коммуникацию клеток и поддержание гомеостаза. Таким образом, функция межклеточных контактов заключается в регуляции транспорта ионов, питательных веществ, метаболитов, вторичных мессенджеров и небольших биологических молекул. При диабете последующая потеря или деградация Cx36 существенно ингибирует продукцию инсулина в поджелудочной железе и метаболизм глюкозы в печени, что жизненно важно для выработки энергии для всего организма. Дефицит Cx36 негативно влияет на способность межклеточных контактов функционировать в этих тканях, приводя к снижению функции и возможному развитию заболевания. Подобные симптомы, связанные с потерей или деградацией межклеточных контактов, наблюдаются при диабете II типа, однако функция Cx36 при диабете I и II типа у человека до сих пор не установлена. Кроме того, ген Cx36 кодируется геном GJD2, который имеет предрасположенность к локусу гена для диабета II типа и диабетического синдрома.
Connexon structure is degraded by its removal from the plasma membrane. Connexons will be internalized by the cell itself as a double membrane channel structure (due to the docking of hemi channels). Research shows connexons are particularly permeable to soluble second messengers, amino acids, nucleotides, ions and glucose. Cardiovascular disease and possibly type I and II diabetes, are each associated with a major protein connexin that makes up the gap junction. In cardiovascular disease, Cx43 (connexin 43), a subunit of a connexon, is a general protein of the gap junction stimulating cardio myocyte muscle cells of intercalated discs facilitating synchronized beating of the heart. In the occurrence of cardiovascular disease the Cx43 subunit begins to show signs of oxidative stress, the ability of the heart to counteract the buildup of harmful toxins due to age or diet leading to reduced vascular functions. Overall, these changes in Cx43 expression and oxidant stress can lead to abnormalities in the coordinated beating of the heart, predisposing it to cardiac arrhythmias. Connexons are also associated with both Type I and Type II diabetes. Cx36 (connexin 36) subunit mediates insulin excretion and glucose induced insulin release from gap junctions of the liver and pancreas. Homeostasis in the liver and pancreatic organs are supported by an intricate system of cellular interactions called endocrine signaling. The secretion of hormones into the blood stream to target distant organs. However, endocrine signaling in the pancreas and liver operates along short distances in the cellular membrane by way of signaling pathways, ion channels, G protein coupled receptors, tyrosine kinase receptors, and cell to cell contact. The gap junctions in these tissues supported by endocrine signaling arbitrate intracellular signals between cells and larger organ systems by connecting adjacent cells to each other in a tight fit. The Tight fit of the gap junction is such that cells in the tissue can communicate more efficiently and maintain homeostasis. Thus the purpose of the gap junction is to regulate the passage of ions, nutrients, metabolites, second messengers, and small biological molecules. In diabetes the subsequent loss or degradation of Cx36 substantially inhibits insulin production in the pancreas and glucose in the liver which is vital for the production of energy for the entire body. A deficiency of Cx36 adversely affects the ability of the gap junction to operate within these tissues leading a reduction in function and possible disease. Similar symptoms associated with the loss or degradation of the gap junction have been observed in type II diabetes, however, the function of Cx36 in Type 1 and type II diabetes in humans is still unknown. Additionally, the Cx36 connexin is coded for by GJD2 gene, which has a predisposition on the gene locus for type II diabetes, and diabetic syndrome.