GJA1-Gen

GJA1-Gen (GJA ist das Akronym für Gap Junction Protein Aalpha1 ) ist ein Protein kodierendes Gen das auf Chromosom 6q22.31 lokalisiert ist.  Das GJA1-Gen kodiert Connexin-43 (Cx43), eines der am häufigsten vorkommenden Connexin-Proteine. Cxs sind eine Familie von Transmembranproteinen mit Molekularmassen zwischen 26 und 60 kD; Cx43 hat eine Molekularmasse von 43 kD.  Connexin 43 ist das Hauptprotein der Gap Junctions im Herzen. Es wird angenommen, dass Herzmuskelzellen über Gap Junctions elektrisch gekoppelt sind und dass sie eine entscheidende Rolle bei der synchronen Kontraktion des Herzens und bei der Embryonalentwicklung spielen. Ein verwandtes intronloses Pseudogen ist auf Chromosom 5 lokalisiert.

Zu den mit GJA1 assoziierten Krankheiten gehören:

• Erythrokeratodermia figurata variabilis et progressiva (AD) OMIM: 617525
• Palmoplantar-Keratoderm-kongenitales Alopezie-Syndrom (AD) OMIM: 104100
• Atrioventricular septal defect 3 (AD) OMIM:600309
• Craniometaphyseal dysplasia, autosomal recessive (AR) OMIM:218400
• Hypoplastic left heart syndrome 1 (AR) OMIM: 241550
• Oculodentodigital dysplasia (AD) OMIM: 164200
• Oculodentodigital dysplasia, autosomal recessive (AR) OMIM: 257850
• Syndactyly, type III (AD) OMIM: 186100

Connexine, auch Gap Junction-Proteine genannt, sind phylogenetisch sehr alte, integrale Membranproteine und fungieren u.a. als Strukturproteine in den Hexamerstrukturen von Gap junctions.

Connexine (Cxs) sind eine Familie von membranüberspannenden Proteinen, die in Wirbeltieren vorkommen und nach ihrem Molekulargewicht benannt sind. Sie sind an der Gewebehomöostase beteiligt und wirken auf mehreren Kommunikationsebenen.

Gap Junctions sind dodekamere Kanäle, die das Zytoplasma aneinandergrenzender Zellen miteinander verbinden. Sie werden durch das Andocken von zwei hexameren Hemikanälen gebildet, einer von jeder Zellmembran. Gap-Junctions erlauben eine interzelluläre Kommunikation und ermöglicht den Zellen synchronisierte Reaktionen auf verschiedene interzelluläre Signale. Dies erfolgt durch Regulation des Einstroms bzw. Ausstroms kleiner Moleküle (< 1000 Da) sowie von Ionen zwischen den Zytoplasmen benachbarter Zellen.

In der Haut sind Gap junctions unter anderem an der Koordination von Wachstum und Differenzierung von Keratinozyten beteiligt (s.u. Zellkontakte).

Bislang sind mehr als 30 verschiedene Connexine in Vertebraten beschrieben. Die wichtigsten Connexine der menschlichen Haut sind Connexin 43 (Cx43) und Connexin 26 (Cx26). Die kardialen Cxs sind für die reguläre Herzfunktion verantwortlich, und unter ihnen sind Cx26 und Cx43 im gesamten Herzen weit verbreitet.

1. Beyer EC et al. (2018) Gap junction gene and protein families: connexins, innexins and pannexins. Biochim. Biophys Acta Biomembr 1860: 5–8.
2. Boengler K et al. (2017) Connexin 43 and Mitochondria in Cardiovascular Health and Disease. Adv Exp Med Biol 982: 227-246.
3. Boyden LM et al.(2015) Dominant de novo mutations in GJA1 cause erythrokeratodermia variabilis et progressiva, without features of oculodentodigital dysplasia. J Invest Derm 135: 1540-1547.
4. Cocozzelli AG et al. (2019) Connexin 43 Mutations Lead to Increased Hemichannel Functionality in Skin Disease. Int J Mol Sci 20:6186
5. Xu J et al. (2013) The role of connexins in ear and skin physiology — Functional insights from disease-associated mutation. Biomembranes 1828 :167-178