Adhension Proteins in Tight Junction

Transmembrane Proteins: Claudin, Occludin, Tricellulin

Figure 19-21. (A) Sealing strand가 인접 plasma membrane 사이를 유지하는 방식. (B) Sealing strand의 분자 구성. 4개의 transmembrane domain을 가진 단백질(claudin, occludin)이 주요 구성요소이며, N-terminal과 C-terminal 모두 세포질 쪽에 있다. Cytoplasmic 쪽에서는 scaffold protein이 이들과 actin cytoskeleton을 연결한다.

• Claudin — tight junction 형성과 구조에 필수적인 핵심 단백질. 인간에 24가지 isoform이 존재하며, 조직마다 다른 조합으로 발현되어 상피마다 고유한 투과성을 부여한다. Claudin은 paracellular pore를 형성하여 특정 이온이 tight junctional barrier를 통과하도록 선택적으로 허용할 수 있다. 예를 들어 신장 상피 세포의 특정 claudin은 Mg²⁺의 재흡수를 가능하게 하며, 이 claudin의 돌연변이는 소변으로의 Mg²⁺ 과잉 손실을 유발한다. Claudin-1 유전자가 없는 쥐는 피부 세포 사이에 tight junction이 형성되지 않아 수분 증발로 태어난 지 하루 내로 사망한다.
• Occludin — tight junction의 조립이나 구조에는 필수적이지 않지만 junction 투과성 제한에 중요하다.
• Tricellulin — 세 세포가 만나는 지점에서 막을 봉합하는 데 필요하다.

Scaffold Proteins: ZO 단백질

Figure 19-22. ZO-1, ZO-2, ZO-3는 plasma membrane 아래에서 tight junction을 지지하는 scaffold protein이다. 각 단백질은 여러 protein-binding domain(PDZ domain × 3, SH3 domain, GK domain, proline-rich domain 등)이 구슬처럼 이어져 있어 서로 및 다른 단백질들과 상호작용하는 촘촘한 단백질 네트워크를 형성하고, sealing strand를 actin cytoskeleton에 연결한다.

ZO-1, ZO-2, ZO-3(Zonula Occludens proteins)는 tight junction의 핵심 조직 단백질이다. 이들은 PDZ domain을 포함한 여러 protein-binding domain을 가지며, claudin과 occludin의 C-terminal tail에 결합하고, actin cytoskeleton과도 연결된다. ZO 단백질들이 형성하는 세포질 쪽 단백질 network가 sealing strand를 조직하고 위치시킨다.

Tight junction의 sealing strand 형성도 adherens junction 형성에 의존하는 측면이 있다: cadherin 형성을 차단하는 항체는 tight junction 형성도 억제한다.