Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Wat is een tussenruimte?
- Soorten tussenruimten
- Het belang van gap junctions
- Wat zijn Plasmodesmata?
- De functies van Plasmodesmata
- Regulering van Plasmodesmata
- Variaties van Plasmodesmata
- Andere soorten verbindingen tussen cellen
In zowel het dieren- als het plantenrijk moeten cellen met elkaar kunnen communiceren om te overleven. Er bestaan een aantal kanalen en knooppunten die cellen overbruggen en ervoor zorgen dat stoffen en s elkaar kruisen. Twee belangrijke voorbeelden omvatten plasmodesmata en gap junctions, maar ze bezitten belangrijke verschillen.
Lees meer over de overeenkomsten en verschillen tussen planten- en dierencellen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
In planten en dieren hebben cellen een manier nodig om met elkaar te communiceren, belangrijke signalen voor immuunrespons door te geven en materialen door membranen naar andere cellen te laten stromen. Gap junctions in dieren en plasmodesmata planten zijn twee vergelijkbare soorten kanalen, maar ze vertonen duidelijke verschillen van elkaar.
Wat is een tussenruimte?
Gap-knooppunten zijn een vorm van verbindingskanaal gevonden in dierlijke cellen. Plantencellen hebben geen gap junctions.
Een gap junction bestaat uit connexonsof hemichannels. Hemichannels worden gemaakt door het endoplasmatisch reticulum van cellen en verplaatst naar het celmembraan door het Golgi-apparaat. Deze moleculaire structuren zijn gemaakt van transmembraaneiwitten genaamd connexines. Connexons vormen een spleetovergang tussen aangrenzende cellen.
Lees meer over de functie en structuur van het Golgi-apparaat.
Gap junctions dienen als kanalen om cruciale stoffen zoals kleine diffuse moleculen, micro-RNA's (miRNA's) en ionen toe te laten. Grotere moleculen zoals suikers en eiwitten kunnen deze kleine kanalen niet passeren.
Gap-knooppunten moeten op verschillende snelheden werken voor communicatie tussen cellen. Ze kunnen snel openen en sluiten wanneer een snelle reactie nodig is. Fosforylering speelt een rol bij de regulering van gap junctions.
Soorten tussenruimten
Tot nu toe hebben wetenschappers drie hoofdtypen van gap junctions in dierlijke cellen gevonden. Homotypische gap junctions hebben identieke verbindingen. Heterotypische gap junctions zijn gemaakt van verschillende soorten connexons. Heteromere gap junctions kunnen identieke of verschillende verbindingen hebben.
Het belang van gap junctions
Gap junctions werken om bepaalde materialen door te laten tussen aangrenzende cellen. Dit is van cruciaal belang voor het behoud van de gezondheid van een organisme. Bijvoorbeeld, myocardiale cellen van het hart nodig hebben snelle communicatie via ionenstroom om goed te werken.
Gap junctions zijn ook essentieel voor reacties van het immuunsysteem. Immuuncellen gebruiken gap junctions om responsen in gezonde cellen evenals geïnfecteerde of kankercellen te genereren.
Openingen in immuuncellen laten calciumionen, peptiden en andere boodschappers door. Een dergelijke boodschapper is adenosinetrifosfaat of ATP, dat dient om immuuncellen te activeren. Calcium (Ca2 +) en NAD + dienen elk als signaalmoleculen gerelateerd aan de cellulaire functie gedurende het leven van een cel.
RNA mag ook gap junctions doorkruisen, maar de junctions blijken selectief te zijn over welke miRNA's zijn toegestaan.
Gap junctions zijn ook belangrijk bij bepaalde kankers en bloedaandoeningen zoals leukemie. Onderzoekers onderscheiden nog steeds hoe de communicatie tussen stromale cellen en leukemische cellen werkt.
Wetenschappers proberen meer informatie te vinden over verschillende blokkers van gap junctions, om de productie van nieuwe geneesmiddelen mogelijk te maken die kunnen helpen bij de behandeling van immuunziekten en andere ziekten.
Wat zijn Plasmodesmata?
Gezien de belangrijke rol van gap junctions in dierlijke cellen, kun je je afvragen of ze ook in plantencellen voorkomen. Spleetovergangen ontbreken echter in plantencellen.
Plantencellen bevatten kanalen die worden genoemd plasmodesmata. Edward Tangl ontdekte deze voor het eerst in 1885.Dierlijke cellen herbergen op zichzelf geen plasmodesmata, maar wetenschappers hebben een soortgelijk kanaal ontdekt dat geen gap junction is. Er zijn een aantal structurele verschillen tussen plasmodesmata en gap junctions.
Dus wat zijn plasmodesmata (plasmodesma als enkelvoud)? Plasmodesmata zijn kleine kanalen die plantencellen met elkaar verbinden. In dit opzicht zijn ze vrij gelijkaardig aan de gap junctions van dierencellen.
In plantencellen moeten plasmodesmata echter primaire en secundaire celwanden kruisen om signalen en materialen door te laten. Dierlijke cellen bezitten geen celwanden. Planten hebben dus een manier nodig om door celwanden te komen, omdat plantplasmamembranen niet rechtstreeks in plantencellen contact met elkaar maken.
Plasmodesmata zijn in het algemeen cilindrisch en bekleed met plasmamembraan. Ze bezitten desmotubules, smalle buizen gemaakt van glad endoplasmatisch reticulum. De nieuw gevormde primaire plasmodesmata hebben de neiging samen te clusteren. Secundaire plasmodesmata ontwikkelen zich als cellen uitzetten.
De functies van Plasmodesmata
Plasmodesmata laten de doorgang van specifieke moleculen tussen plantencellen toe. Zonder plasmodesmata konden noodzakelijke materialen niet tussen de starre celwanden van planten passeren. Belangrijke materialen die door plasmodesmata gaan, zijn onder meer ionen, voedingsstoffen en suikers, signaalmoleculen voor immuunrespons, soms grotere moleculen zoals eiwitten en sommige RNA's.
Ze dienen over het algemeen ook als een soort filter om veel grotere moleculen en ziekteverwekkers te voorkomen. Indringers kunnen de plasmodesmata echter dwingen om dit afweermechanisme van planten te openen en te onderdrukken. Deze verandering in de permeabiliteit van plasmodesmata is slechts een voorbeeld van hun aanpassingsvermogen.
Regulering van Plasmodesmata
Plasmodesmata kan worden geregeld. Een prominent regulerend polymeer is callose. Callose bouwt zich op rond plasmodesmata en werkt om te bepalen wat erin kan komen. Verhoogde hoeveelheden callose resulteren in minder beweging van moleculen door plasmodesmata. Het doet dit door in wezen de diameter van de porie te drukken. De permeabiliteit kan worden verhoogd als er minder callose is.
Soms kunnen grotere moleculen door plasmodesmata gaan, door hun poriegrootte te vergroten of te verwijden. Dit wordt helaas soms misbruikt door virussen. Onderzoekers leren nog steeds over de exacte moleculaire samenstelling van plasmodesmata en hoe ze werken.
Variaties van Plasmodesmata
Plasmodesmata bezitten verschillende vormen in verschillende rollen in plantencellen. In hun meest basale vorm zijn het eenvoudige kanalen. Plasmodesmata kan echter meer geavanceerde en vertakkende kanalen maken. Deze laatste plasmodesmata werken meer als filters die beweging regelen afhankelijk van het type plantweefsel. Sommige plasmodesmata werken als zeef, terwijl andere werken als een trechter.
Andere soorten verbindingen tussen cellen
In menselijke cellen kunnen vier soorten intracellulaire knooppunten worden gevonden. Gap-knooppunten zijn daar een van. De andere drie zijn desmosomen, aanhangende kruispunten en occlusieve kruispunten.
Desmosomen zijn kleine connectoren die nodig zijn tussen twee cellen die vaak blootstelling ondergaan, zoals epitheelcellen. De verbinding bestaat uit cadherines of linker-eiwitten.
Afsluitende knooppunten worden ook wel strakke kruispunten genoemd. Ze treden op wanneer de plasmamembranen van twee cellen samensmelten. Niet veel stoffen kunnen door de afsluitende of nauwe kruising komen. De resulterende afdichting dient een beschermende barrière tegen ziekteverwekkers; deze kunnen echter soms worden overwonnen, waardoor de cellen kunnen worden aangevallen.
Aanhangende knooppunten zijn te vinden onder afsluitende knooppunten. Cadherins verbinden deze twee soorten kruispunten. Aanhangende knooppunten worden verbonden via actinefilamenten.
Nog een andere connector is het hemidesmosome, dat integrine gebruikt in plaats van cadherins.
Onlangs hebben wetenschappers ontdekt dat zowel dierlijke cellen als bacteriën vergelijkbare celmembraankanalen bevatten als plasmodesmata, die geen gap junctions zijn. Dit worden tunneling nanobuisjes of TNT's genoemd. In dierlijke cellen kunnen deze TNT's vesiculaire organellen toestaan om tussen cellen te bewegen.
Hoewel er veel verschillen zijn tussen gap junctions en plasmodesmata, spelen ze beide een rol bij het toelaten intracellulaire communicatie. Ze geven celsignalen door en kunnen worden gereguleerd om bepaalde moleculen door te laten of te weigeren. Soms kunnen virussen of andere ziektevectoren ze manipuleren en hun permeabiliteit wijzigen.
Naarmate wetenschappers meer leren over de biochemische samenstelling van beide soorten kanalen, kunnen ze zich beter aanpassen of nieuwe geneesmiddelen maken die ziekten kunnen voorkomen. Het is duidelijk dat in veel soorten intracellulaire met membraan beklede poriën veel voorkomen, en het lijkt waarschijnlijk dat nieuwe kanalen nog moeten worden ontdekt in bacteriën, planten en dieren.