Giunzioni

GIUNZIONI DI ANCORAGGIO

Gruppi di cellule che funzionano come robuste unità strutturali. Abbiamo una connessione tra due cellule

supportate da elementi del citoscheletro o tra cellula e matrice extracellulare.

L’Obiettivo, quindi, è di creare delle robuste unità strutturali per garantire l’adesione cellulacellula. Esse

necessitano di un supporto citoscheletrico o di un supporti di molecole presenti nella matrice extracellulare

per resistere alle trazioni. La struttura generale è costituita da giunzioni di

ancoraggio formate, per ciascuna delle due cellule che

si uniscono, da una proteina linker transmembrana

1

caderina (la quale presenta tre domini: un dominio

extracellulare, un dominio transmembrana e un

dominio citosolico), un connettore proteico

2

intracellulare (il quale ha due domini) e una

componente del citoscheletro (filamento di actina o

3

filamento intermedio).

Vediamo come queste interagiscono fra loro: il dominio extracellulare della proteina linker transmembrana

1

caderina presente nella membrana plasmatica di una cellula riconosce e si aggancia al dominio

extracellulare della caderina posta nella membrana plasmatica adiacente (le due caderine sono della

medesima famiglia, quindi formano un legame omofilico).

Il dominio citosolico della caderina è riconosciuto e

ancorato dal connettore proteico intracellulare, il quale

2

lega anche (nel dominio opposto rispetto a quello a cui

è ancorata la caderina) la componente del

3

citoscheletro; la caderina, infatti, non è in grado di

riconoscere direttamente la componente del

citoscheletro, ma ha bisogno del connettore proteico.

STRUTTURA DI GIUNZIONE ADERENTE

Sono formate, per ciascuna delle due cellule che si uniscono, da una proteina linker transmembrana

1

caderina (la quale presenta tre domini: un dominio extracellulare, un dominio transmembrana e un dominio

citosolico; il dominio extracellulare è quello che riconosce e si lega con il dominio extracellulare della

caderina collocata sulla membrana adiacente); da un connettore proteico costituito da che

2 β-catenina,

riconosce e si lega al dominio citoplasmatico della caderina, e che riconosce e si lega al

α-catenina,

filamento di actina; dalle molecole proteiche di che servono per organizzare in modo ben

3 4 α-actinina,

definito i filamenti di actina (creano dei ponti proteici tra i filamenti di actina).

Le giunzioni aderenti (o fasce aderenti) garantiscono tra le due cellule uno spazio di 20-25 nm (quindi,

rispetto alle giunzioni tight, c’è un po’ più spazio tra le due cellule).

Ultimamente è stata identificata una proteina regolatrice,

la catenina p120, che va a riconoscere sia la sia

5 β-catenina,

il dominio citosolico della caderina e la cui funzione è

quella di percepire quando l’epitelio è sottoposto a

trazione e regolare la resistenza della giunzione

tamponando i cambiamenti indotti dall’ambiente

extracellulare e garantendo la tensegrità tissutale; la

catenina p120 funziona, dunque, come un componente

della via di trasduzione del segnale, cioè recepisce un

segnale che proviene dall’ambiente esterno e lo trasferisce

al citoplasma della cellula dove le proteine che lo

percepiscono vanno ad attivare una resistenza.

L’obiettivo della giunzione aderente è quindi quello di unire due cellule servendosi dei filamenti di actina

come componente citoscheletrica.

STRUTTURA DI UN DESMOSOMA

Osserviamo la presenza di proteine transmembrana della famiglia delle caderine, ma trova nella

componente citoscheletrica dei filamenti intermedi il supporto; quindi, garantisce a un tessuto epiteliale la

tensegrità, quindi la resistenza meccanica (esempio: cardiociti, fibre muscolari, …); esso è formato, per

ciascuna delle due cellule che si uniscono, da una proteina linker transmembrana della famiglia delle

1

caderine, da un connettore proteico e da filamenti intermedi.

2 3

le proteine linker, per la sequenza amminoacidica che presentano, sono distinte in desmogleina e

1

desmocollina, le quali si dispongono alternate su ciascuna membrana; esse possiedono tre domini: un

dominio extracellulare, un dominio transmembrana e un dominio citosolico; il dominio extracellulare è

quello che riconosce e si lega con il dominio extracellulare della caderina collocata sulla membrana

adiacente (questo legame è detto omofilico in quanto avviene tra due proteine della stessa famiglia, quindi,

la desmogleina della cellula 1 si lega alla desmocollina della cellula 2, la desmocollina della cellula 2 si lega

alla desmocollina della cellula 1, la desmocollina della cellula 1 si lega alla desmogleina della cellula 2, e così

via); tutte queste proteine transmembrana, per il loro ingombro, determinano una certa distanza tra le

membrane delle due cellule (25-35nm) a differenza delle giunzioni strette che annullano qualsiasi distanza

tra le due membrane. Perciò il cosiddetto core del desmosoma è rappresentato

dai domini extracellulari di queste proteine transmembrana

per garantire l’ancoraggio delle caderine in punti ben precisi

della membrana plasmatica intervengono due proteine (che

rappresentano la placca proteica), la placoglobina e la

desmoplachina: la prima con un dominio lega il dominio

citoplasmatico della caderina, con l’altro riconosce e lega la

desmoplachina, la seconda funge da ancoraggio per i

filamenti intermedi.

Immagine al microscopio elettronico: si vedono due linee molto

elettrondense (e perciò colorate di nero) che rappresentano le due

membrane plasmatiche con il dominio transmembrana delle proteine

linker; tra queste due linee si trova uno spazio meno elettrondenso che

accoglie strutture filamentose che sono i domini extracellulari delle

proteine transmembrana; nella parte interna delle cellule si vedono

inoltre i filamenti intermedi che giungono alle placche adiacenti alle

membrane.

Se tutte le proteine coinvolte presentano una struttura normale, il desmosoma garantisce una resistenza

fisiologicamente funzionale alle cellule, se, invece, c’è una minima alterazione in una delle proteine, questa

giunzione verrebbe a mancare o verrebbe a mancare la sua tensegrità. I desmosomi, quindi, rispondono

molto bene allo stiramento meccanico, creando resistenza (tensegrità, cioè integrità di un tessuto a una

tensione esterna).

GIUNZIONI COMUNICANTI

Esse instaurano una comunicazione tra due cellule adiacenti permettendo lo scambio di ioni e piccole

molecole. Permette la comunicazione di centinaia di unità costituenti chiamate connessoni; ciascuno dei

quali assomiglia a un fiore ed è formato da sei proteine transmembrana chiamate connesine (che

rappresentano, in quanto monomeri del “fiore”, i petali); un connessone localizzato sulla membrana

plasmatica di una cellula è perfettamente in registro con il connessone localizzato sulla membrana della

cellula adiacente.

Un connessone presenta due diverse conformazioni: esso può trovarsi in conformazione chiusa (se è in

questa conformazione il connessone sulla membrana 1, lo è anche il connessone adiacente sulla membrana

2, quindi non passa nulla); se, invece, è necessario che tra le due cellule ci sia scambio di ioni e piccole

molecole, il connessone si apre e si crea un canale ampio 1,5nm (è piccolo e per questo molecole di grandi

dimensioni non possono passare).

L’apertura dei due connessoni non comporta una modificazione della disposizione di un connessone rispetto

all’altro, i connessoni situati sulle due membrane adiacenti, infatti, rimangono sempre in asse tra loro, ma a

essere modificata è la disposizione delle connessine di entrambi i connessoni, creando così il canale centrale.

La chiusura dei canali, invece, a seconda del tipo di cellule in questione, dipende o da un cambiamento di

voltaggio o dalla fosforilazione delle connessine. Questi canali, tuttavia, non sono paragonabili ai canali

ionici in quanto quest’ultimi sono altamente selettivi e quindi le cellule non possono affidare il passaggio di

ioni solo alle giunzioni gap.

(esempio: enterociti le proteine deputate al trasporto di glucosio all’interno degli enterociti sfruttando il

→

gradiente sodio si trovano sul dominio apicale della membrana plasmatica, cioè quello rivolto verso il lume;

i canali delle giunzioni gap, invece, si trovano tra due cellule, perciò la selettività dei connessoni non è così

spinta come quella dei canali ionici, i quali sono deputati anche a mantenere una determinata

concentrazione di ioni tra ambiente esterno e ambiente interno).

Le connessine sono proteine integrali di membrana che creano il connessone, cioè una struttura che mette

in comunicazione le membrane di due cellule, soprattutto il citoplasma di due cellule. Le connessine sono

proteine multipasso, cioè attraversano la membrana plasmatica per ben 4 volte: presentano un’estremità

N-terminale localizzata all’interno del citoplasma, seguita da un dominio transmembrana idrofobico (M1),

seguito da un dominio extracellulare che fuoriesce dalla membrana (E1), seguito da un secondo dominio

transmembrana (M2), seguito da un dominio idrofilico citoplasmatico (CL), seguito da un terzo dominio

transmembrana (M3), seguito da un secondo dominio extracellulare (E2), seguito da un quarto dominio

transmembrana (M4), seguito dall’estremità C-terminale, localizzata nell’ambiente citosolico.

Le giunzioni gap possono mettere in comunicazione tra di loro anche tre cellule: la cellula 1 è in

comunicazione, attraverso una giunzione gap, con la cellula 2, la cellula 2 è in comunicazione, attraverso

un’altra giunzione gap, con la cellula 3, la cellula 3 è in comunicazione, attraverso una terza giunzione, con

la prima cellula. Quindi il citoplasma di ciascuna cellula è in comunicazione. Quindi, le giunzioni comunicanti

sono estremamente efficienti.

Localizzazione: le giunzioni comunicanti sono presenti sia negli invertebrati che nei vertebrati, sono

numerose nel tessuto nervoso, nel tessuto muscolare cardiaco e nel tessuto connettivo osseo dove sono

richiesti meccanismi di comunicazione rapida tra le cellule.

Esempio: osteociti sono cellule che costituiscono il tessuto osseo; la matrice in cui sono immersi è

→

calcificata, quindi non può esserci diffusione di materiale nutritizio per queste cellule che sono vive; gli

osteociti, infatti, sono accolti in lacunee ossee disposte in modo concentrico rispetto al canale di Havers

(nel quale ci sono vasi sanguigni, terminazioni nervose e vasi linfatici) creando quindi le cosiddette lamelle

(tutta questa struttura descritta rappresenta l’osteone, l’unità fondamentale del tessuto connettivo osseo

lamellare); da ogni lacuna dipartono i canalicoli ossei, all’int