コネクソン
Andrew L Harris and Darren Locke (2009). Connexins, A Guide. New York: Springer. pp. 574. ISBN 978-1-934115-46-6. http://www.springer.com/978-1-934115-46-6
コネクソンはギャップ結合の形成に寄与し、神経回路の電気シナプスの必須の構成要素である。コネクソンはコネキシンから構成されるヘミチャネルである。コネキシンは構造的には4つのαヘリックスからなる膜貫通ドメインから構成され、それらは2つの細胞外ループと1つの細胞質ループで連結されている。N末端とC末端はともに細胞内に存在する。コネキシンのタイプは予測分子量によって区別されている(コネキシン43(Cx43)は 43 kDaである)。コネクソンは隣接する他の細胞の細胞膜に位置するヘミチャネルへドッキングすることでギャップ結合を形成する。この過程によって、双方の細胞の細胞膜を貫通する細胞間チャネルが形成される。
コネクソンの組み立ては、細胞内でのコネキシンの合成で始まり、細胞膜でのギャップ結合プラークの形成で終わる。コネクソンを構成するコネキシンサブユニットタンパク質は小胞体膜で合成される。これらのサブユニットはゴルジ体でコネクソンへとオリゴマー化する。
ギャップ結合間のコミュニケーションは多くの方法で調節されている。主要な調節機構としては次のようなものがある。
化学的調節 – 化学的な調節の一般的なタイプの1つは、コネキシンの特定のドメインとカルシウムイオン(Ca)との相互作用による調節である。完全には解明されていないものの、この相互作用によってCaはチャネルの孔をブロックする。他のものとしては、酸性化(細胞内のpHの低下)に対するチャネルの応答がある。細胞内の酸性化はコネキシンのC末端ドメインの変化を引き起こし、チャネルの活性を低下させることが判明している。
タンパク質のリン酸化 – タンパク質のリン酸化は、ゴルジ体からのコネキシンの輸送、特定の領域へのコネクソンの蓄積、不必要なチャネルの分解など、複数の方法で細胞間のコミュニケーションを調節する。これらの作用は非常に複雑なものであるが、タンパク質のリン酸化が関与していることは知られている。
体液性因子による調節 – ギャップ結合のコミュニケーションの体液性因子による調節は、神経伝達物質、成長因子、さまざまな生理活性化合物によって行われる。アドレナリンやノルアドレナリンなどの神経伝達物質は神経細胞のギャップ結合に作用し、神経細胞に沿った活動電位の伝播を引き起こす。このタイプの調節が行われるギャップ結合は、心臓組織の神経細胞や脊椎動物の網膜に存在する。
個々のコネキシンタンパク質の性質がコネクソンチャネル全体の性質を決定する。チャネルの透過性と選択性は、チャネルの径だけでなく、電荷の選択性などコネキシンの分子的な選択性によっても決定される。コネクソンは、可溶性のセカンドメッセンジャー、アミノ酸、ヌクレオチド、イオン、グルコースの透過性が特に高いことが研究からは示されている。また、チャネルは電位感受性である。コネクソンチャネルは電位依存的なゲートとなり、2つの細胞の間の電位差に依存して開いたり閉じたりする。ゲートは、細胞内外の電位差(膜電位)に依存した電位感受性も示す。
コネクソン(Connexon)は、コネキシンと呼ばれるタンパク質が6つ集合した複合体で、2つの隣接した細胞の細胞質同士をつなぐギャップ結合の孔を形成する。コネキシンヘミチャネル(connexin hemichannel)とも呼ばれる。このチャネルはイオンやシグナル伝達分子の双方向性の移動を可能にする。
ギャップ結合を形成している細胞の間では、両側の細胞からヘミチャネル(半チャネル)が提供され、これら2つのコネクソンが対となって結合することで完全な細胞間ギャップ結合チャネルが形成される。しかしいくつかの細胞では、ヘミチャネル自体が細胞質と細胞外をつなぐ導管としての活性を持ち、イオンや 1–2 kDa以下の低分子を移動させる。コネクソンのこの機能については細胞内のシグナル伝達に重要な役割を果たすことを示唆する証拠が得られているものの、それ以外はほとんど未解明である。
コネクソンが同じタイプのコネキシンから構成されている場合はホモマー(homomer)、異なるタイプのコネキシンから構成されている場合はヘテロマー(heteromer)と呼ばれる。