Свързвания клетка-към-клетка

Ако строеше къща, как щеше да свържеш отделните стаи? В някои случаи искаме хората да могат да преминават от една стая в друга, тогава поставяме врата. В други случаи искаме две съседни стени да са здраво свързани, тогава поставяме стабилни болтове. В трети случаи може да искаме стените да са плътно прилепнали една за друга, за да попречим между тях да прониква вода.

Оказва се, че клетките са поставени пред същите въпроси, когато се развиват в близост до други клетки. Да поставят ли врати, за да са директно свързани със съседите си? Да се "захващат" ли за съседните си клетки, за да формират здрав слой, или дори да се прилепват херметично, за да предотвратят преминаването на вода през тъканта? Клетъчни контакти, изпълняващи тези различни функции, могат да се срещнат при клетки от различни видове. Тук ще разгледаме всеки от тях поред.

Растителните клетки са обградени от клетъчна стена и не контактуват помежду си чрез плазмената мембрана подобно на животинските клетки. Вместо това те формират специализирани контакти, наречени плазмодезми (ед. ч. – плазмодезма) – това са места, на които в клетъчната стена има отвор, през който може да се осъществи директна цитоплазмена обмяна между две клетки.

Плазмодезмите са покрити с плазмена мембрана, която е свързана без прекъсване с мембраните на двете клетки. През всяка плазмодезма минава нишка цитоплазма, съдържаща още по-тънки нишки ендоплазмена мрежа, която не е показана на диаграмата по-горе.

Молекули по-малки от определен размер (ограничение по размер) се движат свободно през канала на плазмодезмата чрез пасивна дифузия. Ограничението по размер не е еднакво при различните растения. То се различава дори при различните видове клетки в едно растение. Плазмодезмите могат да се разширят избирателно, за да позволят преминаването на определени големи молекули като протеини, но този процес е слабо проучен$^{1,2}$start superscript, 1, comma, 2, end superscript.

Функционално цепковидните контакти в животинските клетки приличат много на плазмодезмите в растителните клетки: те представляват канали между съседни клетки, през които може да се осъществи транспорт на йони, вода и други вещества$^3$cubed. Но структурно цепковидните контакти и плазмодезмите са много различни.

Цепковидните контакти при гръбначните се образуват, когато набор от шест мембранни белтъка – конексини, образува издължена, подобна на поничка структура, наречена конексон. Когато порите или "поничките" от конексони в съседни клетки се наредят в права линия, се формира канал между клетките. (При безгръбначните също се образуват цепковидни контакти по подобен начин, но те използват друг набор от протеини, наречени инексини.)$^4$start superscript, 4, end superscript

Цепковидните контакти са особено важни за сърдечната мускулатура: електричните сигнали за съкращаване на мускулатурата се разпространяват бързо сред мускулните клетки на сърцето чрез преминаване на йони през цепковидни контакти и така клетките се съкращават в синхрон.

Не всички контакти между клетките осъществяват цитоплазмени връзки. Плътните свързвания създават водонепропускливи връзки между две съседни животински клетки.

На мястото на плътното свързване клетките са прикрепени една за друга чрез множество отделни групи протеини на плътните свързвания, наречени клаудини. Всяка от тези групи е в контакт с група от съседната клетъчна мембрана. Групите са подредени в редици, които формират разклонена мрежа. По-голям брой редици водят до по-плътно свързване$^5$start superscript, 5, end superscript.

Целта на плътните свързвания е да попречат на преминаването на течности между клетките. Така слой от клетки (например клетките, покриващи даден орган) може да служи като непропусклива бариера. Например плътните свързвания между епителните клетки, покриващи пикочния мехур, пречат на урината да изтече в извънклетъчното пространство.

При животинските клетки се срещат и контакти, наречени дезмозоми. Те служат като "заварки" между съседни епителни клетки. В дезмозомата участват комплекси от белтъци. Някои от белтъците се простират през мембраната, докато други закрепват контакта за клетката.

Кадхерините са специализирани белтъци, които са важни за клетъчната адхезия. Те се срещат по мембраните и на двете клетки и контактуват в пространството между тях, прикрепяйки мембраните една за друга. Във вътрешността на клетката кадхерините се закрепят за структура, наречена цитоплазмена плака (в червено на схемата отдясно), която се свързва с интермедиерни филаменти и спомага за закрепването на контакта за клетката.

Дезмозомите прикрепят съседни клетки една за друга. Така клетките в органи и тъкани, които се разтягат, като кожата или сърдечната мускулатура, остават свързани в непрекъснат слой.