Gap junctions

Gap Junction sind zugehörig zu dem System der Zellkontakte.  Gap-Junctions (Nexus, oder Macula communicans) bestehen aus einer Ansammlung ("plaques" oder "cluster") von Kanälen die durch die Zellmembranen von Zelle zu Zelle führen. Gap Junctions verbinden somit das Zytoplasma benachbarter Zellen direkt miteinander. Dabei werden die Membranen der Zellen in einem Abstand von nur 2 bis 4 Nanometer zueinander fixiert. Gap Junctions lassen, im Gegensatz zu den Tight Junctions, zwischen sich eine elektronenmikroskopisch erkennbare Lücke (engl.: gap) einen Kanal frei.

 Die Kanäle der Gap Junction werden aus zwei Halbkanälen (Hemichannels, Connexone) gebildet, von denen jede Zelle jeweils eine Hälfte bildet. Jedes Connexon besteht i.A. aus 6 membrandurchspannenden Proteinen (diese werden  bei den Wirbeltieren durch die Proteinfamilie der Connexine – auch Membranproteine - gebildet). Die Connexine lagern sich in einer sechseckigen Anordnung so zusammen, dass in ihrer Mitte eine Pore (Gap) frei bleibt.

Die Aufgabe dieser Zell-Zell-Kanäle besteht in dem Austausch von Signalen zwischen benachbarten Zellen. Dabei werden Ionen oder kleine Moleküle als Botenstoffe durch Diffusion direkt von einer Zelle in die Nachbarzelle geschleust. Derartige Botenstoffe  sind z.B. Kalium- oder Calcium-Ionen. Weiterhin sog. sekundäre Botenstoffe (Second Messenger) wie cAMP oder cGMP, auch  Metabolite wie Glucose. Der Transfer dieser Botenstoffe kann selektiv sein. Einige Gap Junctions leiten auch bestimmte Stoffe nur in eine Richtung weiter.

Störungen im Aufbau der Gap Junctions werden an der Haut bei verschiedenen Erkrankungen gefunden. So bei der „Erythrokeratodermia figurata variabilis".

1. Blaydon DC et al. (2014) Defective channels lead to an impaired skin barrier. J Cell Sci 127:4343-4350
2. Boyden LM et al. (2014) Dominant De Novo Mutations in GJA1 Cause Erythrokeratodermia Variabilis Et Progressiva, without Features of Oculodentodigital Dysplasia. J Invest Dermatol. PubMed PMID: 25398053.
3. Hills CE et al. (2014) Mind the gap: connexins and cell-cell communication in the diabetic kidney. Diabetologia.  PubMed PMID: 25358446.
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6. Sanchez HA et al. (2014) Aberrant Cx26 hemichannels and keratitis-ichthyosis-deafness syndrome: insights into syndromic hearing loss. Front Cell Neurosci 8:354. doi: 10.3389/fncel.2014.00354.
7. Takeuchi H et al. (2014) Gap junctions and hemichannels composed of connexins: potential therapeutic targets for neurodegenerative diseases. Front Cell Neurosci PubMed Central PMCID: PMC4151093.
8. Wang H et al. (2014) Exome sequencing reveals mutation in GJA1 as a cause of keratoderma-hypotrichosis-leukonychia totalis syndrome. Hum Mol Genet PubMed PMID: 25168385.