Rakoliitokset ovat solujen välisiä kontakteja , jotka mahdollistavat ionien ja pienten molekyylien suoran siirron naapurisolujen välillä . Rakoliitokset pystyvät muodostamaan lähes kaikki eläinsolut . Rakoliitoskanavat ovat muodoltaan lieriömäisiä ja koostuvat kahdesta puolikkaasta - konnekoneista tai puolikanavista. Jokainen konnekoni koostuu kuudesta proteiinialayksiköstä - konneksiineista . Rakoliitosten läpäisevyyttä ohjataan avaamalla ja sulkemalla kanavaportit (avainnointi). Portausta puolestaan säätelevät muutokset solun pH :ssa, kalsiumionipitoisuudessa tai konneksiinien suorassa fosforylaatiossa . Konneksiinien lisäksi tunnetaan myös muita aukkoliitosproteiinien perheitä , joten voidaan olettaa, että aukkoliitoksia on toistuvasti syntynyt eläinten evoluution aikana [1] .
Rakoliitokset voivat sisältää useista kymmenistä useisiin tuhansiin kanavia, jotka kulkevat viereisten solujen plasmakalvojen läpi . Jokainen kanava koostuu kahdesta puolikkaasta, jotka tunnetaan konnekoneina tai puolikanavina. Nämä puolikkaat on liitetty kapeaan, 2-3 nm leveään rakoon, joka erottaa vierekkäiset solut. Jokainen konnekoni koostuu kuudesta proteiinialayksiköstä, joita kutsutaan konneksiineiksi. Liitos on muodoltaan lieriömäinen ja se on hydrofiilinen kanava, jonka pituus on 17 nm ja halkaisija 7 nm leveimmältä ja 3 nm kapeimmalta. Connexin-alayksikkö sisältää 4 transmembraanista α-heliksiä , jotka on yhdistetty solunulkoisilla silmukoilla. Ilmeisesti vastakkaisten yhteyksien solunulkoiset silmukat kommunikoivat toistensa kanssa vastakkaisten β-kerrosten kautta muodostaen β-tynnyrin [1] .
Ihmisen genomissa on ainakin 20 erilaista konneksiinia , ja monet solut ilmentävät useampaa kuin yhtä konneksiinityyppiä. Tässä suhteessa erotetaan homooligomeeriset konneksonit, jotka koostuvat samoista konneksiineista, ja heterooligomeeriset konneksonit, jotka sisältävät erityyppisiä alayksiköitä. Yksi aukkoliitosplakki voi sisältää konnekoneja, joissa on erilaisia konneksiinikoostumuksia, ja plakin sisällä konneksonit sijaitsevat joko homogeenisesti tai avaruudellisesti erillään konneksiinien koostumuksen mukaan. Konneksiineista on tunnistettu domeeneja, joita tarvitaan kahden konneksonin kiinnittämiseen, muiden konneksiinien tunnistamiseen, oligomeerien muodostumiseen ja konneksiinialayksiköiden yhteensopivuuteen [2] . Useimmissa soluissa konneksiinit hajoavat nopeasti, ja niiden puoliintumisaika on noin 15 tuntia [3] .
Kaksi muuta rakoliitosproteiinien perhettä tunnetaan. Inneksiinit löytyvät vain selkärangattomista , mutta ne eivät ole konneksiinien homologeja . Ne muodostavat kuitenkin solujen välisiä liitoksia, jotka ovat rakenteeltaan ja toiminnaltaan samanlaisia kuin selkärankaisten aukkoliitokset . Toista perhettä edustavat panneksiinit , joita löytyy sekä selkärankaisista että selkärangattomista. Ne eroavat rakenteeltaan sekä konneksiineista että inneksiineista. Panneksiineja esiintyy lähes yksinomaan hermosoluissa , ja niillä on todennäköisesti tärkeä rooli niiden toiminnassa ja kehityksessä, jopa eläimillä, joilla on primitiivinen hermosto . Tähän mennessä ihmisen ja hiiren genomissa on tunnistettu 3 panneksiinigeeniä [4] . Piikkinahkaisilla ja joillakin muilla eläinryhmillä on aukkoliitokset, mutta niillä ei ole geenejä mistään edellä mainituista perheistä. Tämä tarkoittaa, että aukkoliitosproteiinien perheitä ei ole vielä löydetty [5] . Siten voidaan päätellä, että aukkoliitoksia esiintyi ainakin kahdesti eläinten evoluution aikana, joten ne ovat konvergentin evoluution tuotetta [3] .
Uusien konnekonien muodostuminen konneksiineista tapahtuu eritysrakkuloiden sisällä . Rakoliitosplakkien reunaan lisätään uusia konnekoneja, ja vanhat konneksonit poistetaan niiden keskiosasta [6] .
Rakoliitosten läpäisevyyttä voidaan säätää avaamalla ja sulkemalla kanavia (tämä prosessi tunnetaan portituksena tai porttimekanismina). Kanavien portitukseen vaikuttavat sellaiset tekijät kuin solun pH, kalvopotentiaali , kalsiumionipitoisuus ja konneksiinin fosforylaatio. On osoitettu, että kalsiumionien pitoisuuden kasvaessa 10 -7 M:sta 10 -5 M:iin kanavien läpäisevyys heikkenee, ja yli 10 -5 M pitoisuuksilla kanavat sulkeutuvat täysin. Todennäköisesti aukon liitoskanavien sulkeutuminen vasteena Ca 2+ -ionien pitoisuuden nousulle toimii puolustusmekanismina apoptoosia vastaan , koska apoptoosin aikana kalsiumionien solunsisäinen pitoisuus kasvaa jyrkästi ja jos aukon liitoksia ei suljeta. , apoptoosia tapahtuu myös naapurisoluissa [3] . Jotkin liitännät vaikuttavat aukon liitosdynamiikkaan. Esimerkiksi oleamidi ( rasvahappoamidi , jota syntyy aivoissa ) estää aukkoliitoksia ja saa aikaan unen . Orgaaniset alkoholit ( heptanoli ja oktanoli ) ja yleisanesteetit ( halotaani ) voivat myös aiheuttaa rakoliitosten palautuvan sulkeutumisen, mutta niiden vaikutukset eivät rajoitu aukkoliitoksiin. Useat proteiinikinaasit voivat fosforyloida konneksiineja . Esimerkiksi cAMP aktivoi sekunneissa proteiinikinaasi A :n , joka fosforyloi konneksiinien C-terminaalisia osia, mikä vähentää tai lisää avoimien kanavien osuutta konneksiini- isoformista ja solutyypistä riippuen. Pitkällä aikavälillä (useita tunteja) cAMP edistää myös raon liitoskokoonpanoa [7] .
Rakoliitokset siirtävät ioneja ja pieniä molekyylejä vierekkäisten solujen välillä. Molekyylit, joiden massa on enintään 1,2 kDa , voivat kulkea aukon liitoksen läpi , kun taas molekyylit, joiden massa on 2 kDa, säilyvät. Solut voivat vaihtaa molekyylejä, kuten sokereita , nukleotideja , toisia lähettiläitä (cAMP tai cGMP ), pieniä peptidejä ja RNA :ta . Rakoliitokset ovat erityisen tärkeitä, kun suuren määrän soluja tarvitsee tuottaa nopea, hyvin koordinoitu vaste. Siten aukkoliitokset muodostavat perustan erittäin nopeille sähköisille synapseille , joita löytyy esimerkiksi aivohermosoluista ja sydänlihassoluista ( sydänlihassoluista ) [8 ] .
Rakoliitoksia löytyy lähes kaikista kudoksista . Yksi poikkeus on poikkijuovainen lihaksisto , jossa solut eivät vaadi sähköistä yhteyttä, koska solut ovat fuusioituneet symplastiksi ( rakoliitoksia esiintyy kuitenkin lihasten ruokkimissuonissa ). Myöskään erytrosyyteissä ja kypsissä siittiöissä ei löydy aukkoliitoksia [9] . Pääsääntöisesti suurin osa aukkoliitosten kanavista on suljettuja: esimerkiksi sydänlihassoluissa avoimien kanavien osuus on noin 0,2 ja neuroneissa - 0,01 [7] .
Pistemutaatiot ihmisissä konneksiineja koodaavissa geeneissä johtavat hyvin spesifisiin vaurioihin, joista voidaan päätellä, että useimmat konnekiinit ilmentyvät vain muutamassa kudoksessa. Resessiiviset mutaatiot connexin -26- geenissä ovat yleisin syy perinnölliseen kuurouteen . Connexin-26 osallistuu kalium -ionien kuljettamiseen epiteelisoluissa , jotka tukevat herkkiä karvasoluja korvassa . Ihmiset, joilla on mutaatioita konneksiini-32 :ta koodaavassa geenissä , voivat kärsiä aksonien myeliinivaipan tuhoutumisesta ( Charcot - Marie -Toothin taudin X - kytketty variantti ). On mahdollista, että myeliinin stabiilisuus voi riippua myeliinivaipan eri kerrosten solujen välisistä rakoliitoskohdista, ja kontaktien toiminnassa olevat häiriöt johtavat sen tuhoutumiseen [7] .
Ensimmäiset todisteet rakoliitosten olemassaolosta ilmestyivät 1960-luvulla, jolloin osoitettiin, että sähköinen impulssi välittyy vierekkäisten solujen välillä suoraan, ei niitä erottavan nesteen kautta. Lisäksi on osoitettu, että kun fluoresoivia molekyylejä viedään elatusaineeseen , ne kulkevat viereisten solujen välillä paljon nopeammin kuin jos ne kulkevat solukalvojen läpi . Näiden kokeellisten tietojen perusteella ehdotettiin, että solut vaihtavat ioneja ja pieniä molekyylejä kanavien kautta, jotka läpäisevät plasmakalvon ja yhdistävät suoraan naapurisoluja. Myöhemmin elektronimikroskopian avulla oli mahdollista saada kuvia rakoliitoksista, jotka lopulta vahvistivat niiden olemassaolon [2] .
| Solujen väliset kontaktit | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Ankkurikontaktit |
| ||||
| Lukittavat kontaktit |
| ||||
| Yhteystiedot, jotka muodostavat kanavia |
| ||||