Введение

Структура, предотвращающая межклеточную утечку

Тесные контакты, также известные как окклюзионные соединения или zonulae occludentes (единственное число – zonula occludens), представляют собой мультибелковые комплексы, основная функция которых – предотвращение утечки растворенных веществ и воды, а также обеспечение герметичности между эпителиальными клетками. Они также играют критическую роль в поддержании структуры и проницаемости эндотелиальных клеток. Эти белки состоят как из трансмембранных, так и из цитоплазматических белков. Три основных трансмембранных белка – окклюдин, клаудины и молекулы адгезии в узких контактах (JAM). Они ассоциируют с различными периферическими мембранными белками, такими как ZO-1, расположенными на внутриклеточной стороне плазматической мембраны, которые закрепляют нити за актиновый компонент цитоскелета. Таким образом, тесные контакты соединяют цитоскелеты соседних клеток. Исследование с использованием метода скалывания заморозки в электронной микроскопии идеально подходит для выявления латерального распространения тесных контактов в клеточных мембранах и оказалось полезным для демонстрации того, как формируются тесные контакты. Оклюдин был первым идентифицированным интегральным мембранным белком. Его молекулярная масса составляет около 60 кДа. Он состоит из четырех трансмембранных доменов, и как N-конец, так и C-конец белка находятся внутри клетки. Он образует две внеклеточные петли и одну внутриклеточную петлю. Эти петли помогают регулировать параклеточную проницаемость. Оклюдин также играет ключевую роль в клеточной структуре и барьерной функции. Клаудины были обнаружены после окклюдина и представляют собой семейство, состоящее из более чем 27 различных членов у млекопитающих. Их молекулярная масса составляет около 20 кДа. Они имеют структуру, аналогичную окклюдину, с четырьмя трансмембранными доменами и схожей структурой петель. Они считаются основой тесных контактов и играют важную роль в способности тесных контактов герметизировать параклеточное пространство. Молекулы адгезии в узких контактах (JAM) являются частью суперсемейства иммуноглобулинов. Их молекулярная масса составляет от 40 до 48 кДа. Их структура отличается от структуры других интегральных мембранных белков тем, что они имеют только один трансмембранный домен вместо четырех. Они помогают регулировать функцию параклеточного пути в тесных контактах и также участвуют в поддержании полярности клеток. Ангулины были обнаружены в 2011 году путем визуального скрининга белков, которые локализуются в триклеточных тесных контактах. Существует три члена семейства ангулинов: ангулин 1/LSR, ангулин 2/ILDR1 и ангулин 3/ILDR2. Подобно JAM, ангулины являются однодоменными трансмембранными белками. Все ангулины имеют один иммуноглобулиноподобный домен в внеклеточной области и один PDZ-связывающий мотив на карбоксильном конце. Они отвечают за формирование триклеточных тесных контактов и регулируют функцию параклеточного барьера.

Функции

Тесные контакты обеспечивают эндотелиальные и эпителиальные клетки барьерной функцией, которую можно разделить на защитные и функциональные барьеры, выполняющие такие задачи, как транспорт веществ и поддержание осмотического баланса. Тесные контакты предотвращают прохождение молекул и ионов через межклеточное пространство соседних клеток, поэтому вещества должны фактически проникать внутрь клеток (путем диффузии или активного транспорта), чтобы пройти сквозь ткань. Ограниченный внутриклеточный путь, обеспечиваемый системой барьеров тесных контактов, позволяет точно контролировать, какие вещества могут проникать через определенную ткань (например, гематоэнцефалический барьер). На данный момент остается неясным, является ли этот контроль активным или пассивным, и как формируются эти пути. В одном исследовании параклеточного транспорта через тесные контакты в проксимальных канальцах почки была предложена модель двойного пути, состоящая из крупных щелевидных разрывов, формирующихся из-за редких разрывов в комплексе тесных контактов, и многочисленных мелких круглых пор. Тесные контакты также способствуют поддержанию апокобазальной полярности клеток, предотвращая латеральную диффузию интегральных мембранных белков между апикальной и латеральной/базальной поверхностями, что позволяет сохранять специализированные функции каждой поверхности (например, рецептор-опосредованный эндоцитоз на апикальной поверхности и экзоцитоз на базалатеральной поверхности). Это обеспечивает поляризованный трансклеточный транспорт и специализированные функции апикальных и базалатеральных мембран.