連接蛋白

連接蛋白 （ connexin ， Cx ） 。 在脊椎動物 ， 由連接蛋白組成的間隙連接通道 （ Gap Junction channel ） 介導相鄰細胞之間離子 、 小分子營養物質交換及信號分子傳播 。 哺乳動物發育早期已有多種連接蛋白表達 ， 不同連接蛋白組成的間隙連接通道具有不同通透特徵 ， 相鄰細胞利用間隙連接介導的細胞間通訊 （ GJIC, Gap Junction Intercellular Communication ） 或者不依賴間隙連接通道的途徑傳遞發育信號 ， 調節發育過程中的細胞增殖 、 遷移和分化 。 連接蛋白是一個廣泛表達於脊椎動物細胞的蛋白質家族 。 該家族成員組成的六聚體連接子 （ connexon ） 定位於細胞膜上 ， 形成間隙連接通道或半通道 （ hemi - channel ） 介導細胞之間 、 細胞與細胞外基質之間的物質交換 。 基因組中編碼連接蛋白蛋白家族的基因組成連接蛋白基因家族 。 在人類基因組中已發現21種連接蛋白基因 ， 在小鼠基因組中有20種 。 這些連接蛋白按其序列相似程度及胞內環長度分爲α 、 β或γ亞組 。 人類與小鼠連接蛋白基因根據序列同源性配成19對 。 連接蛋白基因的結構相對簡單 ， 只有兩個外顯子 ， 一般來說編碼區位於第二個外顯子 ， 5 `- UTR被內含子分隔在兩個外顯子中 ， 3 `- UTR位於第二個外顯子中 。 連接蛋白與其他膜蛋白一樣 ， 在粗麪內質網的核糖體上翻譯 ， 邊翻譯邊被引導入內質網膜的蛋白孔道 。 在全部翻譯完畢後插入內質網膜 ， 在插入內質網膜的過程中連接蛋白獲得四次跨膜結構 。 連接蛋白組裝成的六聚體稱爲連接子 （ connexon ） ， 不同的連接子組裝位置不同 。 如Cx32在內質網膜組裝 ， 而Cx43在高爾基體反面 （ TGN, trans - golgi network ） 組裝 。 同種連接蛋白組裝成同聚 （ homomeric ） 連接子 ， 而不同連接蛋白組裝成的爲異聚 （ heteromeric ） 連接子 。 組裝好的連接子由內質網膜經高爾基體或直接由高爾基體以微管依賴或微管非依賴的方式運送到細胞膜 。 插入到細胞膜的連接子在正常情況下關閉 ， 在與相鄰細胞膜的連接子接後纔開放 。 但當有細胞膜去極化 、 細胞外低鈣等情況時 ， 連接子可開放成爲半通道 ， 介導細胞內外物質交換 。 相對連接蛋白的胞外環呈並指狀相互交叉形成密閉的水相通道 ， 由相同連接子對接而成的通道稱爲同型通道 ， 否則稱爲異型通道 。 對接的間隙連接通道聚集成爲間隙連接斑 （ gap junction plaque ） 。 間隙連接斑的維持是動態的 ， 新的通道不斷移動到間隙連接斑的外緣 ， 而間隙連接斑中心的通道則內化到一側的細胞質內 ， 由溶酶體或蛋白酶體途徑降解 。 間隙連接通道是細胞間小分子物質 （ 分子量小於1000Da ） 轉移的水相通道 。 通道在靜息狀態下是開放的 ， 但在低Ph值 、 細胞內高鈣 、 細胞間存在電壓差 、 生長因子刺激及通道蛋白磷酸化等情況下通道會關閉 。 儘管各種連接蛋白構成的通道結構相同 ， 但不同連接蛋白構成的通道通透性相差很大 。 連接蛋白的轉錄 、 翻譯 、 修飾 、 組裝 、 轉運等過程的改變都會影響細胞間通訊的性質與數量 。 在多細胞生物中 ， 間隙連接通道廣泛分佈於各種細胞 。 哺乳動物每種器官可有多種連接蛋白表達 。 對連接蛋白基因突變所致疾病及動物模型的研究證明 ： 間隙連接通道對於哺乳動物生理功能的維持有着重要作用 ， 其作用可以概括爲 ： ① 離子通道功能 ， 如Cx26 、 Cx30參與內耳鉀離子循環 ， Cx40參與心臟電傳導 。 ② 營養物質轉運功能 ： 如Cx46 、 Cx50在無血管的晶狀體轉運營養物質 ， Cx26在小鼠胎盤的兩層合體滋養層細胞之間轉運營養物質 。 ③ 細胞信號轉導功能 ： 如Ca 、 IP3等信號分子可以通過間隙連接 ； 另外 ， 連接蛋白可能通過與其他蛋白質相互作用而不依賴間隙連接通道參與信號轉導 。