As junções comunicantes, também chamadas de junções gap ou nexos, são estruturas que permitem a comunicação entre células através de conexinas (proteínas pertencentes a cada uma das células e que as atravessam). Através desse tipo de junção, substâncias celulares como, por exemplo, íons, podem passar de célula para célula, fazendo com que grupos celulares formem um conjunto funcional.JUNQUEIRA, Luiz C. & CARNEIRO, José. Biologia Celular e Molecular. 8ª ed. Editora Guanabara Koogan, 2005. Quando encontrado em nervos também pode ser chamado de sinapse elétrica. Enquanto uma efapse tem algumas semelhanças com uma das junções comunicantes, por definição moderna os dois são diferentes.

As junções comunicantes são uma ligação intercelular especializada entre uma multiplicidade de tipos de células animais. Elas conectam diretamente os citoplasmas de duas células, o que permite que várias moléculas, íons e impulsos elétricos passem diretamente através de um portão regulamentada entre as células.

Um canal de junção comunicante é constituído por dois hemicanais (ou conexônios), que se conectam através do espaço intercelular. As junções comunicantes são análogas aos plasmodesmos que ligam células vegetais.

As junções comunicantes ocorrem em praticamente todos os tecidos do corpo, com a exceção do músculo esquelético adulto totalmente desenvolvido e tipos de células móveis, tais como o esperma ou eritrócitos. No entanto, não são encontrados em organismos mais simples, tais como esponjas e limo.

Estrutura Nos vertebrados, hemicanais de junções comunicantes são principalmente homo- ou hetero-hexâmeros de proteínas de conexina. Junções comunicantes de invertebrados compreendem proteínas da família inexina. Inexinas não têm homologia de sequência significativa com conexinas. Embora diferindo em sequência para conexinas, inexinas são semelhantes o suficiente às conexinas para afirmar que inexinas formam junções comunicantes da mesma forma que as conexinas. A recentemente caracterizada família panexina, que se pensava originalmente formarem canais inter-celulares (com uma sequência de aminoácidos semelhante às inexinas), de fato funciona como um canal de membrana única que se comunica com o ambiente extracelular, e foi mostrado passar cálcio e ATP

Nas junções comunicantes, o espaço intercelular é entre 2 e 4 nm e as unidades de conexônio na membrana de cada célula estão alinhadas umas com as outras.

Canais de junções comunicantes formado por dois hemicanais idênticos são chamados homotípicos, enquanto aqueles com diferentes hemicanais são heterotípicos. Por sua vez, hemicanais de composição conexina uniforme são chamados homomérico, enquanto aqueles com diferentes conexinas são heteromérico. Acredita-se que a composição do canal possa influenciar o funcionamento dos canais de junções comunicantes.

Antes das inexinas e panexinas serem bem caracterizadas, os genes que codificam os canais de junções comunicantes de conexina foram classificada em um de três grupos, com base em mapeamento gene e similaridade de sequência: A, B e C (por exemplo, GJA1, gjc1) No entanto, os genes da conexina não codificam diretamente para a expressão de canais de junções comunicantes; os genes podem produzir apenas as proteínas que formam os canais de junções comunicantes. Um sistema de nomenclatura alternativa com base no peso molecular desta proteína também é utilizado (por exemplo: conexina43 = GJA1, conexina30.3 = GJB4).

Níveis de organização DNA para RNA para a proteína conexina. Uma proteína conexina tem quatro domínios de transmembranas. 6 conexinas criam um conexônio (hemicanal). Quando diferentes conexinas se juntam para formar um conexônio, é chamado de um conexônio heteromérico. Dois hemicanais, unidas através de uma membrana celular compreendem uma junção gap. Quando dois conexônios idênticos se juntam para formar um canal de junção gap, ele é chamado um canal homotípico GJ. Quando um ou ambos os conexônios forem heteroméricos, é chamado um canal de junção gap heterotípico. Vários canais de junções comunicantes (centenas) podem montar dentro de um complexo macromolecular chamado placa de junção comunicante.

Propriedades de pares de canais de conexônios right|thumb|Imagens de microscópios ópticos não nos permitem ver os conexônios em si, mas nos deixa ver o corante fluorescente injetado em uma célula se movendo para as células vizinhas, o que ocorre quando junções comunicantes estão presentes Permite a comunicação elétrica direta entre as células, embora diferentes subunidades de conexina possam transmitir diferentes condutâncias, de cerca de 30 pS a 500 pS. Permite a comunicação química entre células, através da transmissão de pequenas segundos mensageiros, tais como trifosfato de inositol e cálcio, embora diferentes subunidades de conexina podem conferir seletividade diferente para determinadas moléculas pequenas. Em geral, permite o movimento transmembrana de moléculas menores que 485 Daltons (1.100 Daltons através de junções de invertebrados), embora diferentes subunidades de conexina podem resultar em diferentes tamanhos de poros e diferente seletividade de carga. Biomoléculas grandes, por exemplo, ácido nucleico e proteína, não podem sofrer transferência citoplasmática entre células através dos canais de junção comunicante de conexina. Garante que moléculas e passagem de corrente através da junção gap não vaze para o espaço intercelular. Até o momento, cinco diferentes funções foram atribuídas a proteína de junção gap: Acoplamento elétrico e metabólico entre as células Troca elétrica e metabólica através hemicanais Genes supressores de tumor (Cx43, Cx32 e Cx36) Função adesiva independente do canal de junção gap condutora (migração neural no neocórtex) Papel do terminal carboxilo em vias de sinalização citoplasmáticas (Cx43)

Ocorrência e distribuição Junções gap têm sido observadas em vários órgãos e tecidos de animais em que as células contatam umas as outras. De 1950 até 1970 foram detectados em nervos de lagostas, pâncreas, fígado, córtex adrenal, epidídimo, duodeno e músculo de ratos, ceco hepático de dáfnia, músculo de hidra, retina de macaco, córnea de coelho, blastoderme de peixes, embriões de sapos,J Cell Biol. 1974 Jul;62(1) 32-47.Assembly of gap junctions during amphibian neurulation. Decker RS, Friend DS. ovário de coelho, células re-agregando-se, cápsulas hemócitas de baratas, pele de coelho, embriões de galinhas, ilhéus de Langerhans humano, receptores acústico-vestibulares que sentem a pressão de peixes e hamsters, coração de lampréia e tunicado, túbulos seminíferos de ratos, miométrio, cristalino e epitélio digestivo de cefalópodes. Desde os anos 1970 junções comunicantes continuaram a ser encontradas em praticamente todas as células animais que se tocam. Com as novas tecnologias da década de 1990, tal como a microscopia confocal, permitido pesquisar mais rapidamente grandes áreas de tecido. Até mesmo tecidos que foram tradicionalmente considerados como possivelmente tendo células isoladas tais como osso mostraram que as células ainda estavam ligadas com junções gap, mesmo que tenuamente. Junções comunicantes parecem estar em todos os órgãos e tecidos animais e seria interessante encontrar exceções para além de células que não estão normalmente em contato com as células vizinhas. O músculo esquelético adulto é uma possível exceção. Pode-se argumentar que, se presente no músculo esquelético, junções comunicantes podem propagar contrações de forma arbitrária entre as células que compõem o músculo. Em alguns casos, isso pode não ser correto, como mostrado em outros tipos musculares que têm junções comunicantes. Uma indicação de que resulta de uma redução ou a ausência de junções de hiato pode ser indicado por análise de cânceres ou o processo de envelhecimento.

Funções As junções comunicantes podem ser encontradas em funcionamento no nível mais simples como um caminho de célula a célula para correntes elétricas, pequenas moléculas e íons. O controle dessa comunicação permite efeitos complexos em organismos multicelulares como descrito abaixo.

Desenvolvimento embrionário, de órgãos e tecidos Na década de 1980, os papéis mais sutis, mas não menos importante da comunicação por junções gap foram investigados. Descobriu-se que a comunicação por junções gap pode ser interrompida por adição de anticorpos anti-conexina em células embrionárias. Embriões com áreas de junções comunicantes bloqueadas não conseguiram desenvolver normalmente. O mecanismo pelo qual os anticorpos bloquearam as junções comunicantes não era claro, mas estudos sistemáticos foram realizados para elucidar o mecanismo. Refinamentos destes estudos mostraram que as junções comunicantes parecem ser a chave para o desenvolvimento da polaridade celular e a simetria/assimetria esquerda/direita nos animais. Tanto a sinalização que determina a posição dos órgãos do corpo quanto a diferenciação mais fundamental das células em fases posteriores do desenvolvimento embrionário parecem depender de junções comunicantes. As junções comunicantes também foram consideradas responsáveis pela transmissão de sinais requerido para as drogas terem um efeito e, inversamente, algumas drogas demonstraram bloquear os canais de junções comunicantes.

Junções comunicantes e o "efeito espectador"

Morte celular O "efeito espectador", com suas conotações do espectador inocente ser morto também é mediado por junções comunicantes. Quando as células são comprometidas devido a uma doença ou lesão e começam a morrer, mensagens são transmitidas para as células vizinhas ligadas à célula que está morrendo por junções comunicantes. Isso pode fazer com que as células espectadoras não afetadas e saudáveis também comecem a morrer. Por isso, o efeito espectador é importante a se considerar em células doentes, e abriu caminho para mais financiamento e pesquisas. Mais tarde, o efeito espectador também foi pesquisado em relação a células danificadas pela radiação ou lesão mecânica e, portanto, na cura de ferimentos. Doenças também parecem ter um efeito sobre a capacidade das junções comunicantes em cumprirem seus papéis na cicatrização de feridas.

Reestruturação de tecidos Embora tenha havido uma tendência a concentrar-se sobre o efeito espectador em doenças devido à possibilidade de desenvolver novas vias terapêuticas, há evidências de que existe um papel mais importante no desenvolvimento normal dos tecidos. A morte de algumas células e sua matriz circundante pode ser necessária para um tecido chegar a sua configuração final e as suas junções comunicantes também parecem ser essenciais para este processo. Há também estudos mais complexos que tentam combinar a compreensão dos papéis simultâneos de junções comunicantes tanto no desenvolvimento de tecidos e na cura de feridas.

Áreas de acoplamento elétrico As junções comunicantes pareiam eletricamente e quimicamente células em todo o corpo da maioria dos animais. O acoplamento elétrico pode ser de ação relativamente rápida. Tecidos nesta seção têm funções observadas bem conhecidas, sendo coordenadas por junções comunicantes com a sinalização intercelular acontecendo em intervalos de tempo de microssegundos ou menos. Coração As junções comunicantes são particularmente importantes no músculo cardíaco: o sinal para contrair é passado através das junções gap de forma eficiente, permitindo que as células do músculo cardíaco contraiam em uníssono. As junções comunicantes estão em virtualmente todos os tecidos do corpo, com a exceção do músculo esquelético adulto totalmente desenvolvido e de tipos de células móveis, tais como o esperma ou eritrócitos. Várias desordens genéticas humanas estão associadas a mutações nos genes de junções comunicantes. Muitos dessas afetam a pele, porque este tecido é fortemente dependente da comunicação de junções gap para a regulação da diferenciação e proliferação. Junções comunicantes cardíacas podem ser abertas farmacologicamente com rotigaptide.

Neurônios