Connexin

구조: Connexin → Connexon → Gap Junction Channel

Figure 19-25. (A) 두 인접 세포 사이의 gap junction. 각 세포의 lipid bilayer(회색)를 connexon(초록)이 관통하며, 두 connexon이 연결되어 연속된 수성 채널을 형성한다. (B) Connexon의 조합 방식: homomeric(같은 connexin) 또는 heteromeric(다른 connexin 혼합) connexon이 가능하며, 두 반채널의 조합이 같으면 homotypic, 다르면 heterotypic channel이 된다. (C) Human connexin 26 gap junction channel의 고해상도 결정 구조(x-ray crystallography): 6개의 connexin subunit이 모여 pore를 형성하며, 지름 약 1.4 nm의 통로가 예측된다.

Connexin은 4개의 transmembrane domain을 가진 단백질이다. 6개의 connexin이 모여 connexon(hemichannel)을 형성한다. 인접 세포 두 connexon이 정렬되면 두 세포를 연결하는 완전한 채널이 만들어진다.

하나의 gap junction은 수개~수천 개의 connexon 쌍으로 이루어진 plaque 구조이다.

다양성

• Homomeric connexon: 동일한 connexin 6개
• Heteromeric connexon: 다른 종류의 connexin 혼합
• Homotypic channel: 두 반채널이 같은 connexon 구성
• Heterotypic channel: 두 반채널이 다른 connexon 구성

대부분의 세포 타입은 여러 종류의 connexin을 발현하며, 이런 조합의 다양성 덕분에 조직마다 투과성과 조절 특성이 다른 gap junction이 만들어진다.

Gap Junction Plaque의 역학성

각 gap junction plaque는 역동적 구조로, 새로운 connexon은 plaque 주변부에 지속적으로 추가되고 오래된 connexon은 중앙에서 제거·분해된다.

Figure 19-26. Tetracysteine tag이 붙은 connexin 실험. 처음에 녹색 dye로 표지된 연결단백질(초록)과 나중에 붉은 dye로 표지된 새로운 connexin(빨강)이 구분된다. 시간이 지날수록 plaque 중앙의 오래된 connexin이 줄고 주변부의 새 connexin이 늘어나는 것을 보여준다. Connexin의 half-life는 수 시간에 불과하다.

Exocytosis로 plasma membrane에 삽입된 connexon들은 막 평면을 따라 확산하다가 기존 plaque 주변부에 통합된다. Junction 바깥 막에 존재하는 짝 없는 hemichannel은 대부분 닫힌 구조로 유지되나, 일부 상황에서 소형 신호 분자 방출 채널로 열릴 수 있다.

채널 Gating

Gap junction channel은 항상 열려 있지 않고 open/closed 상태를 전환한다. 이 gating은 두 연결 세포 사이의 전위차, 세포막 전위, cytoplasm의 pH 및 Ca²⁺ 농도에 의해 조절된다. 일부 subtype은 신경전달물질 같은 세포외 신호에 의해서도 조절된다.