Sejtkapcsoló struktúrák

Ha egy házat építenél, hogyan kapcsolódnának egymáshoz a szobák? Lehet, hogy azt szeretnéd, hogy át lehessen sétálni az egyik szobából a másikba, ezért ajtót tennél a szobák közé. Más esetekben azt szeretnéd, hogy a szomszédos falak szorosan kapcsolódjanak egymáshoz, ezért esetleg erős csavarokat szerelnél be. Megint más esetekben talán azt szeretnéd elérni, hogy a falak egészen szorosan simuljanak egymáshoz – például azért, hogy ne mehessen közéjük víz.

A sejtek esetében is ugyanezek a lehetőségek merülnek fel, amikor a mellettük levő sejtekkel szövetekké szerveződnek. Építsenek be ajtókat, amik közvetlenül összekötik őket a szomszédokkal? Hegesszék magukat pontonként a másikhoz, hogy egy szoros réteget képezzenek, vagy akár ragasszák össze magukat, hogy megakadályozzák a víz átjutását a szöveten? A különböző sejttípusoknál megtalálhatóak mindezeket a különféle feladatokat ellátó sejtkapcsolatok. A jelen tananyagban ezekről lesz szó.

A sejtfallal körülvett növényi sejtek membránjai – az állati sejtekkel ellentétben – nem érintkeznek egymással nagy felületen. Ehelyett speciális sejtkapcsolatokkal, úgynevezett plazmodezmákkal rendelkeznek, melyek olyan lyukak a sejtfalon, ahol két sejt között lehetővé válik a közvetlen citoplazmatikus kapcsolat.

A plazmodezmákat sejtmembrán béleli, amely a két oldalon a két sejt membránjában folytatódik. Minden plazmodezmán átnyúlik egy keskeny citoplazmahíd, benne egy még keskenyebb endoplazmatikus retikulummal (ez a fenti ábrán nincs ábrázolva).

Egy bizonyos mérethatárnál kisebb molekulák passzív diffúzió révén, szabadon áramolhatnak a plazmodezmán keresztül. A mérethatár különböző növényekben eltérő, sőt, még az egyes növényeken belül is függ a sejtek típusától. Egyes plazmodezmák külön-külön kitágulhatnak (dilatálódhatnak), lehetővé téve nagyobb molekulák, például fehérjék átjutását is, azonban ennek folyamata még nem teljesen tisztázott${}^{1,2}$‍.

A működésük szempontjából az állati sejtek réskapcsolatai (angolul gap junction) nagyon hasonlítanak a növényi sejtek plazmodezmáira: szomszédos sejtek közötti csatornák, amelyek lehetővé teszik az ionok, víz és más anyagok átjutását${}^3$‍. A szerkezetük szempontjából azonban a réskapcsolatok és a plazmodezmák meglehetősen különbözőek.

Gerincesekben a réskapcsolat kialakulásához hat membránfehérje, úgynevezett connexinek szükségesek. Ezek egy megnyúlt, fánkszerű struktúrát képeznek, amelyet connexonnak nevezünk. Amikor a szomszédos sejtek connexonjainak a pórusai, vagy „fánklyukjai” egymással szembe kerülnek, a sejtek között csatorna alakul ki. (A gerinctelenek réskapcsolatai is hasonlóan jönnek létre, de azok az innexin nevű fehérjéket használják erre.)${}^4$‍

A réskapcsolatok különösen fontosak a szívizomban: a réskapcsolatokon átáramló ionok révén az összehúzódást kiváltó elektromos jel gyorsan terjed a szívizomsejtekben, így lehetővé teszi a sejtek összehangolt összehúzódását.

Nem minden sejtkapcsolat teszi lehetővé a citoplazmák összeköttetését. Helyette például a tight junction (másnéven zonula occludens) vízzáró szigetelést biztosít két kapcsolódó állati sejt között.

A tight junction helyén a sejteket a claudin nevű tight junction fehérjék egyes csoportjai tartják össze. Minden fehérjecsoport a szomszédos sejt membránjának egy partnercsoportjával áll kapcsolatban. A csoportok láncokká szerveződnek, amelyek elágazó hálózatot hoznak létre, így a több lánc szorosabb szigetelést tesz lehetővé${}^5$‍.

A tight junction szerepe, hogy megakadályozza a folyadék átjutását a sejtek között, ezzel a sejtek (például azok, amelyek a szerveket bélelik) egy áthatolhatatlan réteget hoznak létre. Például a húgyhólyagodat bélelő epitélsejtek megakadályozzák, hogy vizelet szivárogjon az extracelluláris térbe.

Az állati sejteknek lehet még dezmoszómáknak nevezett setjkapcsolataik is, amelyek szomszédos hámsejtek között ponthegesztészszerű kapcsolódást biztosítanak. A dezmoszómát egy fehérjekomplex hozza létre. Ennek a komplexnek egyes fehérjéi átnyúlnak a sejtmembránon, míg mások a sejten belül rögzítik a sejtkapcsolatot.

Két szomszédos sejt membránjában speciális adhéziós fehérjék, cadherinek is találhatók. Ezek a sejtek közötti térben kapcsolódnak össze, egybetartva ezzel a két membránt. A sejten belül a cadherinek egy citoplazmatikus plakknak nevezett struktúrához kapcsolódnak (az ábrán pirossal jelölve), amely az intermedier filamentumokhoz kötődik, így segít a sejtkapcsolat lehorgonyozásában.

A dezmoszómák egymáshoz tűzik a szomszédos sejteket, lehetővé téve, hogy a nyúlékony szervekben és szövetekben, mint pl. a bőr vagy a szívizom, a sejtek kapcsolatban maradjanak egy folytonos réteget alkotva.