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Lexikon der Biologie: gap-junctions

gap-junctions [engl., = Lückenverbindungen], Nexus, der metabolischen Kooperation (Zellkommunikation) und der Erregungsübertragung (Elektrokupplungen) zwischen den Zellen dienende Zellkontakte (junctions), die in fast allen tierischen Geweben vorhanden sind und durch die Ionen und Moleküle bis zu einer bestimmten relativen Molekülmasse (ca. 800 bis 1500) ungehindert passieren können. gap-junctions ( vgl. Abb. 1 ) sind besondere Bereiche der Membran, die oligomere Proteine enthalten (engl. connexons; Connexon), deren Untereinheiten (Connexine) hexagonal angeordnet sind ( vgl. Abb. 2 ) und die einen zentralen Kanal mit ca. 1,5–2 nm Durchmesser umgeben. Der Abstand der einzelnen Kanäle voneinander beträgt etwa 8 nm. In den gap-junctions ( vgl. Abb. 3 ) liegen die Plasmamembranen der beteiligten Zellen nicht aneinander, sondern sind durch einen Abstand (gap) von ca. 2 bis 4 nm voneinander getrennt, so daß auch relativ große Moleküle leicht passieren können. Auch in Zellen, in denen gerade keine Proteinsynthese abläuft, können sich innerhalb von Minuten neue gap-junctions bilden, was für ein self-assembly aus vorgefertigten Untereinheiten spricht. An elektrischen Synapsen ermöglichen gap-junctions zwischen präsynaptischer und postsynaptischer Membran die direkte Übertragung des Aktionsstroms (Aktionspotential) in die nachgeschaltete Struktur. Die Ausbildung von gap-junctions ist weder art- noch gewebespezifisch, ihre Komponenten sind während der Evolution ziemlich unverändert beibehalten worden. Eine den gap-junctions ähnliche Funktion bei Pflanzen wird durch Plasmodesmen vermittelt. Acinuszellen, Ionenkanäle, Xenopus-Oocyten-Expressionssystem.



gap-junctions

Abb. 1: Modell des Aufbaus von gap-junctions, abgeleitet aus elektronenmikroskopischen Aufnahmen und Röntgenstrukturanalysen



gap-junctions

Abb. 2: isolierte gap-junctions in Aufsicht; die einzelnen Connexone bilden ein hexagonales Muster.



gap-junctions

Abb. 3: a elektronenmikroskopische Aufnahme, in der 2 gap-junctions (Pfeile) zwischen benachbarten Bindegewebszellen im Querschnitt getroffen sind; b vergrößerte Aufnahme einer gap-junction, in der einzelne Connexone erkennbar sind.

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