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Zellkontakt Als e oder Zellverbindungen engl Cell junctions werden die direkten Berührungsstellen von Zellen in Geweben

Zellkontakt

Als Zellkontakte oder Zellverbindungen (engl. Cell junctions) werden die direkten Berührungsstellen von Zellen in Geweben bezeichnet. Alle mehrzelligen Lebewesen bilden vorübergehende oder dauerhafte Zellkontakte. Die Zellkontakte werden im Wesentlichen durch Proteine gebildet, den Zelladhäsionsmolekülen, welche einerseits aus den Zelloberflächen herausragen und andererseits als intrazelluläre Ankerproteine eine cytoplasmatische Plaque bilden. Sie haben die Aufgabe, das Gewebe zusammenzuhalten und die Kommunikation von Zellen miteinander zu ermöglichen. Viele der Zelladhäsionsmoleküle sind Transmembranproteine, die auf beiden Seiten, innen und außen, über die Zellmembran hinausragen. Diese Proteine können Signale von außen, beispielsweise von anderen Zellen, ins Innere weiterleiten, oder Signale von der Zelle an die Nachbarzellen weitergeben. Zelladhäsionsmoleküle vermitteln sowohl Kontakte zwischen Zellen als auch zwischen Zellen und der extrazellulären Matrix. Eine Besonderheit sind die Kanäle bildenden Transmembranproteine der Gap junctions, die Connexine und Innexine. Der Zellkontakt erzeugt ab einer bestimmten Zelldichte die Zellkontakthemmung. Zellkontakte können über einen Zelladhäsionstest nachgewiesen werden.

Unterscheidung von Zellkontakten Bearbeiten

Schematische Darstellung verschiedener Zellkontakte

Zellkontakte können nach ihrer Aufgabe grob in haftende, verschließende oder verbindende Kontakte unterschieden werden.

Verschließende Verbindungen Bearbeiten

Verschließende Verbindungen (engl.: Occluding junctions), auch Barrierenkontakte oder undurchlässige Verbindungen, bringen die Zellzwischenräume in engen Kontakt und kontrollieren den Fluss von Ionen und Molekülen durch den Zellzwischenraum.

Haftende Verbindungen Bearbeiten

Haftende Verbindungen, auch Adhäsions-Verbindungen (engl.: Adhering junctions), Adhäsionskontakte oder Ankerverbindungen (engl.: Anchoring junctions), verbinden die Zellen mechanisch. Sie erlauben so den interzellulären Zusammenhalt, auch (Zell-)Kohärenz genannt. Zwei funktionale Gruppen werden unterschieden:

  1. Zell-Zell-Kontakte (Desmosom im weiteren Sinn)
    • Macula adhaerens (Fleckdesmosom = Desmosom im engeren Sinn)
    • Adhärenzverbindungen (engl.: Adherens junctions)
      • Zonula adhaerens (Gürteldesmosom)
      • Punctum adhaerens (Punktdesmosom)
      • Fascia adhaerens (Streifendesmosom)
    • Complexus adhaerens
  2. Zell-Matrix-Kontakte

Kommunizierende Verbindungen Bearbeiten

Kommunizierende Verbindungen (engl.: Communicating junctions) oder Kommunikationskontakte ermöglichen den freien Durchfluss von chemischen oder elektrischen Signalen (Ionen und kleinerer Moleküle). Unterschieden werden:

Aufgabe und Funktion Bearbeiten

Der Zusammenhalt und die Kommunikation zwischen Zellen sind die Grundvoraussetzung für die Entstehung von komplexeren Organismen. Erst dadurch wird eine Differenzierung der Zellen und damit eine Spezialisierung von Geweben zu Organen ermöglicht. Die Lipiddoppelschichten der Biomembranen sind dünn und können deshalb die großen Kräfte, die auf einen Zellverband ausgeübt werden, nicht weiterleiten. Zellverankerungen (engl.:Anchoring junctions) lösen dieses Problem, indem sie das Cytoskelett im Inneren einer Zelle mit dem anderer Zellen oder mit der extrazellulären Matrix verbinden.

Beteiligte Proteine Bearbeiten

Die Zellkontakte werden unter anderem durch Zelladhäsionsmoleküle vermittelt. Dazu gehören die Selectine, die Cadherine, die Integrine und die Immunoglobulin-Superfamilie. Neben den Zelladhäsionsmolekülen kommen in Zellkontakten auch Ankerproteine wie Claudine und Kanalproteine wie Connexine vor.

Selectine sind bei verschiedenen Entzündungsprozessen beteiligt, wie das Rollen der Neutrophilen entlang einer Gefäßwand. Es gibt drei Selectine: L-Selectin, P-Selectin and E-Selectin. L-Selectin kommt auf Lymphozyten, Monozyten und Neutrophilen vor, P-Selectin auf Blutplättchen und Endothelzellen und E-selectin auf Endothelzellen. Ihre extrazelluläre Proteindomäne besteht aus einem N-terminalen Lektin, gefolgt von einem EGF-artigen Bereich und kurzen Wiederholungseinheiten für die Bindung an andere Proteine.

Cadherine sind Calcium-abhängige homophile (gleichbindende) Zelladhäsionsmoleküle, die im Komplex mit Catenin an die Aktin-Mikrofilamente des Zytoskeletts binden, Adherens junctions bilden und der Embryonalentwicklung dienen.

Integrine sind neben ihrer Funktion in der Zelladhäsion auch Rezeptoren mit folgender Signaltransduktion.

Die Immunoglobulin-Superfamilie bindet sowohl homophil an andere Proteine der Familie als auch heterophil an Integrine.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Detlev Drenkhahn und Wolfgang Zenker (Hrsg.): Benninghoff Anatomie Band 1. 15. Auflage, Urban und Schwarzenberg, Wien/München/Baltimore 1994,; S. 25–32, ISBN 3-541-00245-X
  2. Schmelz, M. & Franke, W. W.: „Complexus Adhaerentes, A New Group of Desmoplakin-Containing Junctions in Endothelial-Cells - the Syndesmos Connecting Retothelial Cells of Lymph-Nodes.“ In: European Journal of Cell Biology 61, 1993, S. 274–289
  3. Lodish et al.: Molecular Cell Biology. 6th Auflage. W. H. Freeman and Company, 2007, ISBN 1-4292-0314-5, S. 803.
  4. Tedder TF, Steeber DA, Chen A, Engel P: The selectins: vascular adhesion molecules. In: FASEB J. 9. Jahrgang, Nr. 10, Juli 1995, S. 866–73, PMID 7542213.
  5. Bevilacqua MP, Nelson RM: Selectins. In: J. Clin. Invest. 91. Jahrgang, Nr. 2, Februar 1993, S. 379–87, doi:10.1172/JCI116210, PMID 7679406, PMC 287934 (freier Volltext).
  6. Rowlands TM, Symonds JM, Farookhi R, Blaschuk OW: Cadherins: crucial regulators of structure and function in reproductive tissues. In: Rev. Reprod. 5. Jahrgang, Nr. 1, Januar 2000, S. 53–61, PMID 10711736.
  7. Brembeck FH, Rosário M, Birchmeier W: Balancing cell adhesion and Wnt signaling, the key role of β-catenin. In: Curr. Opin. Genet. Dev. 16. Jahrgang, Nr. 1, Februar 2006, S. 51–9, doi:10.1016/j.gde.2005.12.007, PMID 16377174.
  8. Hynes RO: Integrins: bidirectional, allosteric signaling machines. In: Cell. 110. Jahrgang, Nr. 6, September 2002, S. 673–87, doi:10.1016/S0092-8674(02)00971-6, PMID 12297042.
  9. Wai Wong C, Dye DE, Coombe DR: The role of immunoglobulin superfamily cell adhesion molecules in cancer metastasis. In: Int J Cell Biol. 2012. Jahrgang, 2012, S. 340296, doi:10.1155/2012/340296, PMID 22272201, PMC 3261479 (freier Volltext).

Literatur Bearbeiten

  • Alberts, B. et al.: Molecular Biology of the Cell. Garland Science, 4. Auflage, 2002. ISBN 0815340729.
  • Detlev Drenkhahn und Wolfgang Zenker (Hrsg.): Benninghoff Anatomie Band 1. 15. Auflage, Urban und Schwarzenberg, Wien/München/Baltimore 1994. ISBN 3-541-00245-X

Weblinks Bearbeiten

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Veröffentlichungsdatum:
Als Zellkontakte oder Zellverbindungen engl Cell junctions werden die direkten Beruhrungsstellen von Zellen in Geweben bezeichnet Alle mehrzelligen Lebewesen bilden vorubergehende oder dauerhafte Zellkontakte Die Zellkontakte werden im Wesentlichen durch Proteine gebildet den Zelladhasionsmolekulen welche einerseits aus den Zelloberflachen herausragen und andererseits als intrazellulare Ankerproteine eine cytoplasmatische Plaque bilden Sie haben die Aufgabe das Gewebe zusammenzuhalten und die Kommunikation von Zellen miteinander zu ermoglichen Viele der Zelladhasionsmolekule sind Transmembranproteine die auf beiden Seiten innen und aussen uber die Zellmembran hinausragen Diese Proteine konnen Signale von aussen beispielsweise von anderen Zellen ins Innere weiterleiten oder Signale von der Zelle an die Nachbarzellen weitergeben Zelladhasionsmolekule vermitteln sowohl Kontakte zwischen Zellen als auch zwischen Zellen und der extrazellularen Matrix Eine Besonderheit sind die Kanale bildenden Transmembranproteine der Gap junctions die Connexine und Innexine Der Zellkontakt erzeugt ab einer bestimmten Zelldichte die Zellkontakthemmung Zellkontakte konnen uber einen Zelladhasionstest nachgewiesen werden Inhaltsverzeichnis 1 Unterscheidung von Zellkontakten 1 1 Verschliessende Verbindungen 1 2 Haftende Verbindungen 1 3 Kommunizierende Verbindungen 2 Aufgabe und Funktion 3 Beteiligte Proteine 4 Einzelnachweise 5 Literatur 6 WeblinksUnterscheidung von Zellkontakten Bearbeiten nbsp Schematische Darstellung verschiedener ZellkontakteZellkontakte konnen nach ihrer Aufgabe grob in haftende verschliessende oder verbindende Kontakte unterschieden werden Verschliessende Verbindungen Bearbeiten Verschliessende Verbindungen engl Occluding junctions auch Barrierenkontakte 1 oder undurchlassige Verbindungen bringen die Zellzwischenraume in engen Kontakt und kontrollieren den Fluss von Ionen und Molekulen durch den Zellzwischenraum Zonula occludens oder Tight junction vorwiegend bei Vertebraten Septate junction vorwiegend bei Invertebraten Macula occludens Fascia occludensHaftende Verbindungen Bearbeiten Haftende Verbindungen auch Adhasions Verbindungen engl Adhering junctions Adhasionskontakte 1 oder Ankerverbindungen engl Anchoring junctions verbinden die Zellen mechanisch Sie erlauben so den interzellularen Zusammenhalt auch Zell Koharenz genannt Zwei funktionale Gruppen werden unterschieden Zell Zell Kontakte Desmosom im weiteren Sinn Macula adhaerens Fleckdesmosom Desmosom im engeren Sinn Adharenzverbindungen engl Adherens junctions Zonula adhaerens Gurteldesmosom Punctum adhaerens Punktdesmosom Fascia adhaerens Streifendesmosom Complexus adhaerens 2 Zell Matrix Kontakte Hemidesmosom Fokale AdhasionKommunizierende Verbindungen Bearbeiten Kommunizierende Verbindungen engl Communicating junctions oder Kommunikationskontakte 1 ermoglichen den freien Durchfluss von chemischen oder elektrischen Signalen Ionen und kleinerer Molekule Unterschieden werden Gap junction Nexus Synapse Plasmodesmos bei Pflanzen Aufgabe und Funktion BearbeitenDer Zusammenhalt und die Kommunikation zwischen Zellen sind die Grundvoraussetzung fur die Entstehung von komplexeren Organismen Erst dadurch wird eine Differenzierung der Zellen und damit eine Spezialisierung von Geweben zu Organen ermoglicht Die Lipiddoppelschichten der Biomembranen sind dunn und konnen deshalb die grossen Krafte die auf einen Zellverband ausgeubt werden nicht weiterleiten Zellverankerungen engl Anchoring junctions losen dieses Problem indem sie das Cytoskelett im Inneren einer Zelle mit dem anderer Zellen oder mit der extrazellularen Matrix verbinden Beteiligte Proteine BearbeitenDie Zellkontakte werden unter anderem durch Zelladhasionsmolekule vermittelt Dazu gehoren die Selectine die Cadherine die Integrine und die Immunoglobulin Superfamilie 3 Neben den Zelladhasionsmolekulen kommen in Zellkontakten auch Ankerproteine wie Claudine und Kanalproteine wie Connexine vor Selectine sind bei verschiedenen Entzundungsprozessen beteiligt 4 wie das Rollen der Neutrophilen entlang einer Gefasswand Es gibt drei Selectine L Selectin P Selectin and E Selectin L Selectin kommt auf Lymphozyten Monozyten und Neutrophilen vor P Selectin auf Blutplattchen und Endothelzellen und E selectin auf Endothelzellen Ihre extrazellulare Proteindomane besteht aus einem N terminalen Lektin gefolgt von einem EGF artigen Bereich und kurzen Wiederholungseinheiten fur die Bindung an andere Proteine 5 Cadherine sind Calcium abhangige homophile gleichbindende Zelladhasionsmolekule die im Komplex mit Catenin an die Aktin Mikrofilamente des Zytoskeletts binden Adherens junctions bilden und der Embryonalentwicklung dienen 6 7 Integrine sind neben ihrer Funktion in der Zelladhasion auch Rezeptoren mit folgender Signaltransduktion 8 Die Immunoglobulin Superfamilie bindet sowohl homophil an andere Proteine der Familie als auch heterophil an Integrine 9 Einzelnachweise Bearbeiten a b c Detlev Drenkhahn und Wolfgang Zenker Hrsg Benninghoff Anatomie Band 1 15 Auflage Urban und Schwarzenberg Wien Munchen Baltimore 1994 S 25 32 ISBN 3 541 00245 X Schmelz M amp Franke W W Complexus Adhaerentes A New Group of Desmoplakin Containing Junctions in Endothelial Cells the Syndesmos Connecting Retothelial Cells of Lymph Nodes In European Journal of Cell Biology 61 1993 S 274 289 Lodish et al Molecular Cell Biology 6th Auflage W H Freeman and Company 2007 ISBN 1 4292 0314 5 S 803 Tedder TF Steeber DA Chen A Engel P The selectins vascular adhesion molecules In FASEB J 9 Jahrgang Nr 10 Juli 1995 S 866 73 PMID 7542213 Bevilacqua MP Nelson RM Selectins In J Clin Invest 91 Jahrgang Nr 2 Februar 1993 S 379 87 doi 10 1172 JCI116210 PMID 7679406 PMC 287934 freier Volltext Rowlands TM Symonds JM Farookhi R Blaschuk OW Cadherins crucial regulators of structure and function in reproductive tissues In Rev Reprod 5 Jahrgang Nr 1 Januar 2000 S 53 61 PMID 10711736 Brembeck FH Rosario M Birchmeier W Balancing cell adhesion and Wnt signaling the key role of b catenin In Curr Opin Genet Dev 16 Jahrgang Nr 1 Februar 2006 S 51 9 doi 10 1016 j gde 2005 12 007 PMID 16377174 Hynes RO Integrins bidirectional allosteric signaling machines In Cell 110 Jahrgang Nr 6 September 2002 S 673 87 doi 10 1016 S0092 8674 02 00971 6 PMID 12297042 Wai Wong C Dye DE Coombe DR The role of immunoglobulin superfamily cell adhesion molecules in cancer metastasis In Int J Cell Biol 2012 Jahrgang 2012 S 340296 doi 10 1155 2012 340296 PMID 22272201 PMC 3261479 freier Volltext Literatur BearbeitenAlberts B et al Molecular Biology of the Cell Garland Science 4 Auflage 2002 ISBN 0815340729 Detlev Drenkhahn und Wolfgang Zenker Hrsg Benninghoff Anatomie Band 1 15 Auflage Urban und Schwarzenberg Wien Munchen Baltimore 1994 ISBN 3 541 00245 XWeblinks BearbeitenElektronenmikroskopische Bilder von Zellkontakten Universite de Fribourg Departement de Medecine Interzellulare Verbindungen mit Zeichnungen Normdaten Sachbegriff GND 4370909 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