HÜCRELER ARASI BAĞLANTILAR – ZONULA OCLUDENS (TIGHT JUNCTION)
| Başlık | Açıklama |
|---|---|
| Tanım | Komşu hücrelerin apikal yüzlerine yakın bölgelerinde bant şeklinde (zonüler) olarak yerleşmiş, geçirgen olmayan (occluding) bağlantılardır. |
| Yapı | Hücre zarlarının kaynaştığı bölgelerde transmembran bağlantı proteinleri (claudin, occludin) ve bunları sitoskeletona bağlayan Zonula occludens (ZO-1, ZO-2, ZO-3) proteinlerinden oluşur. |
| Bağlantı Şekli | Plazma zarları arasında elektron yoğun “sütunlar” (kissing points) ile hücreler adeta kaynaklanmış görünür. |
| Görevleri | Paracellular geçişi engeller (iyon, su, makromolekül sızıntısı). Polariteyi korur (apikal ve bazolateral yüzeyleri ayırır). Taşıyıcı proteinlerin dağılımını düzenler. |
| Bulunduğu Yerler | Kan–beyin bariyeri (BBB) Kan–testis bariyeri Kan–timus bariyeri Koroid pleksus İnce barsak mukozası Renal tübül epitel hücreleri |
| İlgili Hücre Tipi | Epitel hücreleri, özellikle absorptif epiteller (enterosit, tübül hücresi). |
| Mikroskobik Görünüm (EM) | Hücre zarları apikalde birleşmiş gibi izlenir; arada “interselüler aralık” kaybolmuştur. |
| Sitoplazmik İskelet Elemanı | Aktin filamentleri |
| İlişkili Yapılar (Bazal Yönde) | Zonula adherens → Desmozom → Hemidesmozom (bazal sıra). |
KARŞILAŞTIRMA: HÜCRELER ARASI BAĞLANTILAR
| Bağlantı Türü | Diğer Adı | Temel Görev | Proteinler | Mikroskopik Özellik |
|---|---|---|---|---|
| Zonula occludens | Tight junction | Sızıntıyı engeller, bariyer | Claudin, Occludin, ZO-1 | Hücre zarları kaynaşmış görünür |
| Zonula adherens | Intermediate junction | Hücre-hücre yapışması | Kaderin, Katenin | Arada dar aralık, aktin bağlantılı |
| Makula adherens | Desmozom | Mekanik dayanıklılık | Desmoglein, Desmoplakin | “Çift yoğun plak”, tonofilament bağlantısı |
| Hemidesmozom | — | Hücre–bazal lamina bağlantısı | İntegrin, Laminin | Yarım desmozom görünümü |
| Gap junction | Nexus | İyon ve küçük molekül geçişi | Konneksin | Altıgen kanal yapısı (konneksan kanalları) |
Klinik Bağlantılar
| Patoloji / Bozukluk | İlgili Protein | Sonuç |
|---|---|---|
| Claudin-16 (paracellin-1) mutasyonu | Claudin | Hipomagnezemi + Hiperkalsiüri (renal tübül defekti) |
| Claudin-1 mutasyonu | Claudin | Neonatal iktiyozis + Sklerozan kolanjit |
| Enterik toksinler (ör. Vibrio cholerae, Clostridium perfringens) | ZO proteinlerini bozar | Bağırsak epitel geçirgenliği ↑ → sıvı kaybı |
| Kan-beyin bariyeri bozuklukları | Occludin / Claudin hasarı | Nörotoksinlerin sızması, ödem |
Spot Cümleler
- “Claudin ve occludin tight junction proteinleridir.”
- “Zonula occludens, hücre polaritesini korur.”
- “Zonula adherens ve desmozom, yapışma bağlantılarıdır; tight junction değildir.”
- “Eritrosit ve fibroblastlarda tight junction yoktur.”
- “BBB, koroid pleksus, testis, timus bariyerlerinde tight junction bulunur.”
Sıkı bağlantılar , tıkayıcı bağlantılar veya zonulae occludentes (tekil, zonula occludens ) olarak da bilinir , epitel hücreleri arasındaki çok proteinli bağlantı kompleksleridir, çözünen maddelerin ve suyun sızdırılmasını önler ve kapatırlar. Ayrıca endotel hücrelerinin yapısını ve geçirgenliğini korumada kritik bir rol oynarlar . Sıkı bağlantılar, küçük katyonlar, anyonlar veya su için seçici kanallar oluşturarak sızdıran yollar olarak da işlev görebilir. Omurgasızlarda oluşan ilgili bağlantılar septalı bağlantılardır .
Sıkı bağlantılar, her biri diğerlerinden bağımsız hareket eden bir dallanan sızdırmazlık iplikçikleri ağından oluşur. Bu nedenle, iyon geçişini engellemedeki bağlantının etkinliği, iplikçik sayısıyla üssel olarak artar. Her bir iplikçik, her iki plazma zarına gömülü bir sıra transmembran proteinden oluşur ve hücre dışı alanlar doğrudan birbirine katılır. Sıkı bağlantıları oluşturan en az 40 farklı protein vardır. Bu proteinler hem transmembran hem de sitoplazmik proteinlerden oluşur. Üç ana transmembran proteini okludin , klaudinler ve bağlantı yapışma molekülü ( JAM ) proteinleridir. Bunlar, iplikçikleri sitoskeletonun aktin bileşenine bağlayan plazma zarının hücre içi tarafında bulunan ZO-1 gibi farklı periferik zar proteinleriyle birleşir . Bu şekilde , sıkı bağlantılar bitişik hücrelerin sitoskeletonlarını birleştirir. Elektron mikroskobunda dondurma-kırılma yöntemleri kullanılarak yapılan araştırmalar, hücre zarlarındaki sıkı bağlantıların yanal yayılımını ortaya çıkarmak için idealdir ve sıkı bağlantıların nasıl oluştuğunu göstermede yararlı olmuştur.
Okludin, tanımlanan ilk integral zar proteinidir. Moleküler ağırlığı ~60 kDa’dır. Dört transmembran alandan oluşur ve proteinin hem N-terminusu hem de C-terminusu hücre içidir. İki hücre dışı halka ve bir hücre içi halka oluşturur. Bu halkalar, hücre içi geçirgenliğin düzenlenmesine yardımcı olur. Okludin, hücre yapısı ve bariyer fonksiyonunda da önemli bir rol oynar, ancak bariyer bütünlüğüne klaudinler kadar katkıda bulunmaz. Okludin, sıkı bağlantı modülasyonu için önemli olarak gösterilmiştir ve bir çalışma, sıkı bağlantıda klaudin-klaudin etkileşimleri bozulduğunda okludinin kaspaz apoptoz yolunda bir sinyal görevi gördüğünü göstermiştir.
Klaudinler , okludin’den sonra keşfedilmiştir ve memelilerde 27’den fazla farklı üyeden oluşan bir ailedir. Yaklaşık 20 kDa’lık bir moleküler ağırlığa sahiptirler. Dört transmembran alanı ve benzer halka yapısı içermeleri bakımından okludin’e benzer bir yapıya sahiptirler. Sıkı bağlantıların omurgası oldukları ve sıkı bağlantının paraselüler boşluğu kapatma yeteneğinde önemli bir rol oynadıkları anlaşılmıştır.
Bağlantısal Yapışma Molekülleri ( JAM ), immünoglobulin süper ailesinin bir parçasıdır. Yaklaşık 40 ila 48 kDa’lık bir moleküler ağırlığa sahiptirler. Yapıları, dört yerine yalnızca bir transmembran alanına sahip olmaları bakımından diğer integral membran proteinlerinden farklıdır. Sıkı bağlantıların paraselüler yol işlevini düzenlemeye yardımcı olur ve ayrıca hücre polaritesinin korunmasına yardımcı olmada rol oynar. İmmünoglobin süper ailesinin bir parçası olarak, JAM’ler sinyal molekülleri olarak önemli rollere sahiptir. Son zamanlarda, JAM’ler Lökosit yapışma kaskadının hayati bir bileşeni olarak suçlanmıştır . Bu, Lökositlerin sıkı bağlantıda JAM’lerle etkileşime girerek kan dolaşımından çıkıp komşu dokulara göç etmesini sağlar .
Angulinler, 2011 yılında üç hücreli sıkı bağlantılarda yer alan proteinlerin görsel taramasıyla keşfedildi. Angulinlerin üç üyesi vardır: Angulin-1/LSR , Angulin-2/ILDR1 ve Angulin-3/ILDR2 . JAM’lere benzer şekilde, angulinler tek transmembran proteinlerdir. Tüm angulinlerin, hücre dışı bölgede bir immünoglobulin benzeri alanı ve karboksi-terminusta bir PDZ bağlayıcı motifi vardır . Üç hücreli sıkı bağlantıların kurulmasından sorumludurlar ve hücreler arası bariyer fonksiyonunu düzenlerler.
Zonula Occludens-1 (ZO-1) ve Zonula Occludens-2 (ZO-2), sıkı bağlantı için ana iskele proteinleri olarak görev yapar. Bu, klaudin bazlı fibrillerin oluşumunu destekledikleri ve sıkı bağlantı proteinlerini f-aktin sitoskeletonuna bağladıkları anlamına gelir. ZO-1, klaudinleri, okludinleri ve JAM’leri hücre zarının apikal bölgesine sabitlemenin yanı sıra, göç ve çoğalma gibi önemli hücresel süreçlerde de rol oynamaktadır. Bu, proteinin iyileşmenin fizyolojik rolünde önemli bir oyuncu olduğunu göstermektedir.
Cingulin ailesi proteinleri ( cingulin ve paracingulin /JACOP), ZO-1 ve PLEKHA7’ye bağlanarak kas dışı miyozin 2A ve 2B’yi sıkı bağlantılara ve yapışık bağlantılara bağlar ve paracingulin, mikrotübül eksi uç bağlayıcı protein CAMSAP3 ile etkileşime girerek mikrotübülleri ZO-1’e bağlar , böylece sitoskeletonla ek bağlantı sağlar.
Sıçan böbrek dokusunun TEM’i, yaklaşık 55.000 x büyütmede protein yoğun sıkı bir bağlantı (üç koyu çizgi) göstermektedir.
Sıkı bağlantılar, endotel ve epitel hücrelerine bariyer fonksiyonu sağlar; bu fonksiyon, koruyucu bariyerler ve madde taşınması ve ozmotik dengenin korunması gibi amaçlara hizmet eden işlevsel bariyerler olarak daha da alt bölümlere ayrılabilir.
Sıkı bağlantılar, moleküllerin ve iyonların bitişik hücrelerin hücreler arası boşluğundan geçişini engeller, bu nedenle maddelerin dokudan geçebilmek için hücrelere ( difüzyon veya aktif taşıma yoluyla) girmesi gerekir. Sıkı bağlantı bariyer sistemi tarafından zorunlu kılınan kısıtlı hücre içi yol, hangi maddelerin belirli bir dokudan (örneğin kan-beyin bariyeri ) geçebileceği üzerinde hassas bir kontrol sağlar. Şu anda, kontrolün aktif mi yoksa pasif mi olduğu ve bu yolların nasıl oluştuğu hala belirsizdir. Böbrek proksimal tübülündeki sıkı bağlantı boyunca paraselüler taşıma için yapılan bir çalışmada, sıkı bağlantı kompleksindeki seyrek kesintiler tarafından oluşturulan büyük yarık kırılmalarından ve çok sayıda küçük dairesel gözenekten oluşan ikili bir yol modeli önerilmiştir.
Sıkı bağlantılar ayrıca, apikal ve lateral/bazal yüzeyler arasında integral membran proteinlerinin lateral difüzyonunu önleyerek hücrelerin apikobazal polaritesinin korunmasına yardımcı olur ve böylece her bir yüzeyin özelleşmiş işlevlerinin (örneğin apikal yüzeyde reseptör aracılı endositoz ve bazolateral yüzeyde ekzositoz ) korunmasını sağlar. Bu durum, polarize transselüler taşımayı ve apikal ve bazolateral membranların özelleşmiş işlevlerini sağlar.
Okludin, hücre farklılaşması ve hareketliliğinin düzenleyicisi olan RHOA’yı aktive eden GEF-H1/Lfc ile etkileşime girer.
Her ne kadar klasik olarak hücreler arası taşımacılığın önlenmesindeki rolleriyle bilinseler de, sıkı bağlantı proteinleri sinyal molekülleri olarak da önemli roller oynarlar. Okludin, hücresel farklılaşmayı kontrol eden sinyal yollarıyla etkileşime girebilir ve sıkı bağlantının bozulduğu hücre çekirdeklerine gittiği gösterilmiştir. Orada apoptozu başlatmak için transkripsiyon faktörleriyle etkileşime girer. ZO-1, hücresel sıkı bağlantı kurulduğunda proliferasyon transkripsiyon faktörlerini inhibe ederek hücresel göçü ve proliferasyonu düzenleyebilir. ZO-1 gibi klaudinler ve angulinlerin, hücresel göçü ve proliferasyonu etkileyen birkaç önemli transkripsiyon faktörüyle etkileşime girdiği gösterilmiştir. Sıkı bağlantı proteinlerinin bu işlevleri, sıkı bağlantıyı kanser araştırmalarında önemli bir çalışma alanı haline getirir.
Sınıflandırma
Epiteller, sıkı bağlantıların su ve çözünen madde hareketini engelleme yeteneğine bağlı olarak “sıkı” veya “sızdıran” olarak sınıflandırılır:
Sıkı epitel, hücreler arasındaki hareketin çoğunu engelleyen sıkı bağlantılara sahiptir. Sıkı epitel örnekleri arasında distal kıvrımlı tübül , böbrekteki nefronun toplayıcı kanalı ve karaciğer dokusuna uzanan safra kanalları bulunur . Diğer örnekler arasında kan-beyin bariyeri ve kan-beyin omurilik sıvısı bariyeri bulunur .
Sızdıran epitellerde bu sıkı bağlantılar yoktur veya daha az karmaşık sıkı bağlantılar bulunur. Örneğin, böbrek proksimal tübülündeki sıkı bağlantı, oldukça sızdıran bir epiteldir ve yalnızca iki ila üç bağlantı ipliğine sahiptir ve bu ipliklerde nadiren büyük yarık kırıkları görülür.
Hastalıktaki rolü
Herpes simpleks virüsü, sıkı bağlantılarla ayrılmış boşlukları geçerek epitel hücreleri arasında yayılabilir ve böylece konağın bağışıklık tepkisini ve anti-HSV antikorlarını önleyebilir.