Die komplexe dreidimensionale Anordnung der Zellen in jedem mehrzelligen Organismus wird durch Wechselwirkungen der Zellen untereinander und mit der extrazellulären Matrix definiert und aufrechterhalten. Zell-Zell-Verbindungen sind spezialisierte Strukturen, in denen die Multiproteinkomplexe einer Zelle mit den Multiproteinkomplexen einer anderen Zelle interagieren. Diese Zellübergänge werden je nach ihrer Funktion in drei Haupttypen eingeteilt: Okkludierung, Verankerung und Lückenübergänge.

Okkludierende oder Tight Junctions

Tight Junctions dienen in erster Linie dazu, die Bewegung von Molekülen wie Wasser und gelösten Stoffen durch die Zellzwischenräume zu verhindern. Sie liegen als eine Reihe von Transmembranproteinen vor, die direkt mit denselben Proteinen auf der benachbarten Membran interagieren. So halten sie die beiden Plasmamembranen in unmittelbarer Nähe zueinander und verhindern so den Durchgang von Molekülen. Tight Junctions können auch selektiv durchlässig sein, so dass sich ladungsspezifische Ionen bewegen können, während andere blockiert werden.

Verankern von Knotenpunkten

Verankerungsverbindungen halten die Zellen zusammen und verleihen der Gewebestruktur mechanische Festigkeit. Sie bilden Kontaktpunkte, an denen das Zytoskelett einer Zelle über Transmembran-Adhäsionsmoleküle, die Cadherine, mit dem ihrer Nachbarzellen verankert ist. Es gibt zwei Arten von Verankerungsknoten:

• • adhärente Verbindungen, die das Aktin-Zytoskelett und
• • Desmosomen, die die Zwischenfilamente verbinden.

Auf diese Weise bilden sie ein ausgedehntes Netzwerk des Zytoskeletts, das kooperativ arbeitet, um die Struktur und Funktion des Gewebes aufrechtzuerhalten.

Lückenknoten

Gap Junctions sind Proteinkanäle, die die Kommunikation zwischen Zellen erleichtern. Die Transmembranproteine, aus denen sie bestehen, bilden einen Kanal, der die Zytoplasmen der benachbarten Zellen verbindet und den Austausch von Molekülen und elektrischen Impulsen ermöglicht. Die Bewegung der Moleküle wird durch das Öffnen und Schließen der Kanalproteine reguliert. So wird beispielsweise das Signal für rhythmische Kontraktionen des Herzens über die Gap Junctions im Herzmuskelgewebe von Zelle zu Zelle weitergegeben. Pflanzenzellen können jedoch aufgrund der Zellwand keine Moleküle über Gap Junctions austauschen. Stattdessen bilden sie Kommunikationskanäle, die Plasmodesmen genannt werden. Dabei handelt es sich um membranausgekleidete Poren, die die Zellen durch die Zellwände verbinden, so dass das Zytoplasma einer Zelle an das einer anderen angrenzt. Somit gibt es eine freie Bewegung von gelösten Stoffen und Ionen zwischen Pflanzenzellen, die durch Plasmodesmen verbunden sind.