II-TUTUCU BAĞLANTILAR =Anchoring junction İçerdikleri hücre iskelet çeşidine göre: Aktin filamentinin bağlanma yerleri 1.Hücre-hücre bağlantıları (ADHERENS BAĞLANTILAR) 2.Hücre-matriks bağlantıları (FOKAL ADEZYONLAR) Ara filament bağlanma yerleri 1.Hücre-hücre bağlantıları (DESMOZOMLAR) 2.Hücre-matriks bağlantıları (HEMİDESMOZOMLAR)
Tutucu bağlantılar fonksiyonel olarak iki farklı sınıfa ayrılırlar: 1.ADHERENS BAĞLANTILAR ve DESMOZOMLAR (iki komşu hücre bağlanmasında kaderin ailesine ait adezyon proteinleri rol oynar) 2.FOKAL ADEZYONLAR(Aktine-bağlı hücre-matriks adezyonu) ve HEMİDESMOZOMLAR (integrin ailesine ait adezyon proteinleri ile hücreler ekstrasellüler matrikse bağlanır)
Mikrovillus Sıkı Bağlantı Adherens Bağlantı Desmozom Gap junction Hemidesmozom Hücreler arası bağlantı kompleksleri Bazal Lamina
ADHERENS BAĞLANTI İki komşu hücrenin hücre membranlarının iç yüzünde sitoplazmaya bakan taraflarında aktin filamentleri uzanır. Kemer gibi adherens bağlantılar zonula adherens olarak da adlandırılır. Epitel hücrelerinin apikal yüzeyine yakın yer alan bu sürekli bağlantı epitelin fiziksel bütünlüğünüde sağlar.
α-katenin Vinkulin 1. Hücre Membranı Kaderin 2. Hücre Membranı p120 β-katenin α-aktinin Aktin filamenti Hücreler arası aralık Adherens bağlantının şematik şekli
ADHERENS BAĞLANTI Yoğun olarak kümeleşmiş E-kaderinler arasında homofilik ilişki hücreleri birbirine bağlar. Kaderinler adaptör (=anchor) proteinler proteinler (α, β ve kateninler, vinkulin, -aktinin) aracılığı ile aktin filamentlerine bağlanırlar.
Adherens bağlantılar nöral tüp oluşumunda rol oynarlar. Omurgalıların gelişmesi esnasında nöral plakda aktin demetlerinin kasılması ile epitel hücrelerinin apikal kısmında bir daralma meydana gelir. Böylece nöral plağın nöral tüp şekline dönüşümü gerçekleşir.
İmmunohistokimyasal yöntemlerle çeşitli idrar kesesi fonksiyon bozukluklarında adherens bağlantıların azaldığı gösterilmiştir. Hücre hücre adezyonu ve hücre göçünde kaderinlerinin miktar ve yapısı değişir. Örneğin epitel hücrelerinin melanom kanserli hücrelere dönüşümü esnasında E-kaderin aktivitesi belirgin olarak kaybolur.
Aktine-bağlı hücre-matriks adezyonu Fokal adezyon aktin filamentlerinin ekstrasellüler matrikse bağlanmasında integrinler rol oynar. Kültür ortamına örneğin fibroblast hücreleri integrinler aracılığı ile tutunurlar.
Fokal adezyonlarda transmembran integrin proteinlerin ekstrasellüler uçları ekstrasellüler matriks bileşenlerinden bir proteine bağlanır oysa hücre içi uçları, hücre içi adaptör proteinler (talin, vinkulin, -aktinin, filamin) aracılığı ile aktin filament demetlerine bağlanır.
Farklı alt ünitelere sahip çeşitli integrinler aynı liganda veya farklı ligandlara bağlanırlar. Örneğin α5β1 integrin fibronektine bağlanırken, epitel hücrelerinde yaygın olarak eksprese edilen α6β4 integrin ligandı olan laminine bağlanır.
Fokal kontaklar (~adezyonlar) belirli hücre tiplerinin hareketini kolaylaştırır. İmmün cevap esnasında kimyasal ajanlara doğru hareket eden lökositler göç yönünde yalancı ayaklar çıkarırlar. Eğer yalancı ayaklar adezyon plağı oluşturmak için kollajen liflere tutunurlarsa hücre kollajen lif boyunca göç edebilir.
DESMOZOM Transmembran adezyon proteinleri kaderin ailesine ait olup sitoplazmik plak aracılığı ile ara filamentlere bağlanırlar. İki çeşit kaderin (desmoglein ve desmokolin) komşu hücreleri birbirine bağlar. Sitoplazmik plak (desmoplakin, plakoglobin, plakofilin) kaderinlere bağlıdır. Sitoplazmik plaktan çıkan lifler ara filamentler (keratin, desmin, vimentin)dir.
Desmozomlar vücutta komşu hücreler arasında kuvvetli bağlanma noktalarıdır. Hücreler arası aralık (200-300 Aº) çok fazla genişlemiştir. Desmozomlar hücre tipine bağlı olarak özel bir ara filamente bağlanır. Örneğin çoğu epitel hücrelerinde bu keratin ara filamenti iken kalp ve kas hücrelerinde desmindir. Bu dokuların genel özelliği büyük ölçüde mekanik strese dayanmalarıdır.
1.Hücre Membranı Desmoglein 2.Hücre Membranı Desmoplakin Ara filamentler Plakoglobulin Desmokolin Plakofilin Hücreler arası aralık Desmozomun şematik şekli
Desmozomlar erken embriyonik gelişim esnasında oluşurlar ve gelişim esnasında hücre pozisyonlarını korumada önemli bir rol oynarlar. Desmozomun önemi öldürücü otoimmün deri hastalığı olan pemfigus da görülür. Bu hastalığa yakalanan kişiler kendi desmozomal kaderin proteinlerine karşı antikor oluştururlar. Bu antikorlara bağlanma ile deri epitel hücrelerini birarada tutan desmozomlar ayrılır. Bunun sonucu deride gevşemiş epitel içine vücut sıvılarının sızmasıyla ciddi su kabarcıkları oluşur.
Otoimmün deri hastalığı: Pemphigus= Kişiler kendi desmozomal kaderin proteinlerine karşı antikor oluşturur. Desmoglein 1------Pemphigus foliaseus Desmoglein 3------Pemphigus vulgaris
HEMİDESMOZOM Epitel hücreleri ile bazal lamina arasında yer alır, karşısında başka bir hücre bulunmadığı için yarım desmozom adı da verilir. Hemidesmozomlar bazal laminaya bağlanarak epitel hücrelerine dayanıklılık sağlarlar.
Hemidesmozomun sitoplazmaya bakan yüzünde ara filamentlerin bağlandığı sitoplazmik plak bulunur. İntegrinlerin ekstrasellüler kısmı bazal lamina yapısındaki laminin proteinine bağlanır. İntrasellüler kısmı ise anchor protein (plektin, BP230 ve BP180) aracılığı ile keratin ara filamentine bağlanır.
İki transmembran protein olan α6β4 integrin ve tip XVII kollajen (=BPAG2) hemidesmozomların oluşması ve dayanıklılığında rol oynar.
Büllöz pemphigoid olarak adlandırılan kabarcıklı deri hastalığında otoantikorlar tip XVII kollajene bağlanır.
III-KANAL OLUŞTURAN BAĞLANTILAR 1-Gap Bağlantı=Nexus=Delikli Geçit Gap bağlantı, bitişmiş membranlarda konnekson olarak adlandırılan transmembran proteinlerinin ekseni etrafında eğilebilen altı benzer üniteden oluşmuş silindirik bir yapıdır. Komşu hücre membranlarının düzenli 2 nm aralıklarından dolayı gap junction(bağlantı) adı verilmiştir.
Çoğu hayvan hücrelerinde haberleşme çizgili kas ve kan hücreleri hariç gap bağlantı aracılığı ile olur. İki komşu hücre membranları karşılıklı konneksonlar ile bağlantılı olup merkezi kanalları birleşir. Böylece kanallar vasıtasıyla hücreden hücreye direkt geçiş mümkün olur. Gap bağlantı hücreler arası haberleşmeye izin veren tek bağlantı bölgesidir.
Her bir gap bağlantı binlerce konneksondan oluşur. Konnekson 2 nm lik merkezi bir kanal etrafında sıralanmış konneksin adı verilen altı adet alt üniteden oluşur. Çoğu hücrede konneksinin bir tipinden daha fazlası sentez edilir ve tek tip konneksinden oluşan homomerik konneksondan daha çok, farklı özelliklere sahip olan konneksin proteininden oluşan heteromerik konnekson bulunur.
İnsanda herbiri ayrı bir gen tarafından kodlanan 21 farklı konneksin bilinmektedir. Gap bağlantı kanalları iyonların (hücreler arasında elektrokimyasal devamlılığı sağlamak için), ikinci habercilerin (bilgi ağını kurmak için) metabolitlerin (kaynakların paylaşımı için) geçişine izin verir. Fakat proteinler, nükleik asitler, polisakkaritler geçemezler.
Bir uyarı geldiğinde merkezi kanalın açılması, alt ünitelerin birbiri üzerinde kayma hareketi ve altı alt ünitenin merkezi eksene tanjensiyel olarak eğilmesi ile mümkün olabilir. Gap bağlantı geçirgenliği düşük Ca ++ ve yüksek ph varlığında kanal açıkken yüksekdir. Tersi durumunda yani yüksek Ca ++ ve düşük ph da konneksonlar kapanır.
Gap Bağlantıların Fonksiyonları: Bu bağlantı hücre grupları arasındaki fonksiyonun koordinasyonu, büyüme ve farklılaşmanın düzenlenmesinde rol oynar. Örneğin epitel hücrelerinde silin vuruşu veya barsak düz kas hücrelerinin kasılması aynı zamanda gerçekleşir. Gap bağlantılar, intrauterin gelişmenin koordinasyonunu sağlarlar. Embriyoda hücreler için gerekli sayı, toplulukda alacakları pozisyonları hakkındaki bilginin hücreden hücreye geçmesinde gap bağlantıların önemli rolü vardır
Düz kas ve kalp kası hücrelerinde eksitasyonun hücreden hücreye geçtiği alçak direnç bölgeleridir. Potasyum iyonlarının akmasıyla elektriksel sinyal hücreden hücreye aktarılmış olur. Beyinde bazı sinir hücrelerinde gap bağlantılar hızla iyonların geçişini sağlayarak elektriksel sinaps oluştururlar.
Konneksin genlerindeki (α, β, γ alt aile) mutasyonlar hastalıklara neden olur. Konneksin- 26/β2 genindeki resesif mutasyonlar insanda kalıtımsal sağırlığın en yaygın nedenidir. Konneksin-26 kulakta işitme reseptör hücrelerini destekleyen epitelde K + transportuna katılır. Konneksin-32/β1 mutasyonları Charcot-Marie- Tooth nöropatisine neden olur. Konneksin-50/α8 mutasyonları körlüğe neden olan konjenital katarakt nedenidir.
2-Plasmodesma Bitki hücreleri arasındaki haberleşme gap bağlantılardaki gibi transmembran proteinler yerine sitoplazmik uzantılarla gerçekleşir. Yapısal olarak gap bağlantıdan farklı olan plasmodesmada iki komşu hücre membranı ortadan geçen kanal (dezmotübül) (çapı 20-40 nm) nedeniyle birbiri ile devamlıdır. Plasmodesma iki hücre arasındaki kanal vasıtasıyla (düz yüzlü endoplazmik retikulum uzantısı) iyonların ve küçük moleküllerin geçişini sağlar.
Plasmodesmalar (=plasmodesmata) gelen uyarıya cevap olarak makromoleküllerin kontrollü geçişini sağlarlar. Bir kd dan daha küçük moleküller kolayca bu kanallardan geçebilir, daha büyük moleküller örneğin viruslar seçici olarak geçerler. Plasmodesmanın moleküler bileşenleri henüz tanımlanmamıştır.
IV-SİNYAL İLETEN BAĞLANTILAR Kimyasal sinapslar Sinir hücrelerinde sinyaller sinaps olarak bilinen iki hücre arasında özelleşmiş yerlerde iletilir. Bir sinir hücresi çevreden veya diğer sinir hücrelerinden gelen sinyallerle aktive olduğunda elektriksel impuls akson boyunca iletilir ve impuls akson ucuna ulaştığında bir kimyasal sinyal yani nörotransmitter ekzositozla salınır.
Elektrik potansiyelindeki değişimle tetiklenen nörotransmitterler presinaptik membrandan sinaptik aralığa verilir, hedef postsinaptik membrandaki transmitter kapılı iyon kanallarına bağlanarak, postsinaptik membranda elektriksel değişikliği uyararak uyarıcı veya inhibe edici cevap oluşturur.
Kimyasal sinapslar uyaran veya durduran olabilir. Örneğin asetil kolin ona bağlanan reseptör tipine göre ya uyarır veya inhibe eder. Genelde asetil kolin,glutamat ve seratonin uyaran nörotransmitter iken, γ-aminobutirik asid (=GABA) ve glisin inhibitör transmitter olarak iş görür.
KAYNAKLAR 1-Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. : Molecular Biology of The Cell. Fifth Edition Garland Science Taylor & Francis Group New York 2008. 2-Pollard T.D. and Earnshaw W.C. : Cell Biology. Second Edition. Saunders Elsevier USA 2008. 3-Lodish H, Berk A, Kaiser C A, Krieger M, Scott M P, Bretscher A, Ploegh H, Matsudaira P: Molecular Cell Biology. Sixth Edition. W.H. Freeman and Company New York 2008. 4-Weaver R.F. Molecular Biology. Third EditionMcGraw-Hill Higher Education, New York 2005. 5-Cooper G.M. and Hausman R.E. : The Cell: A molecular Approach 4th Edition. ASM Press Sinauer Associates Inc. USA 2007. 6- Kierszenbaum A. L. and Tres L.L.: Histology and Cell Biology: An Introduction to Pathology. Third Edition. Mosby Elsevier USA 2012. 7-Epstein R.J. : Human Molecular Biology. Cambridge University Press UK 2003. 8-Lodish H. et al. Moleküler Hücre Biyolojisi 6. Baskı Çeviri Ed.: Geçkil H, Özmen M, Yeşilada Ö.Palme Yayıncılık, Ankara 2011. 9-Tıbbi Biyoloji Ders Kitabı,Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Yayın No:275,2009.