在他们2015年5月刊的《大众科学》文章“细胞间的悄悄话”中，戴尔·W·莱尔德、保罗·D·兰佩和罗斯·G·约翰逊报告了最近的发现，表明称为间隙连接的细胞结构的破坏会导致多种疾病。间隙连接由数千个通道组成，这些通道允许离子（带电原子）和小分子直接从一个细胞内部流向相邻细胞内部。这篇文章还深入探讨了间隙连接的发现，并讲述了调查人员如何研究出细胞如何制造这些大型结构的侦探故事。
在这里，兰佩的合作者，阿尔伯塔大学的杰森·艾登演示了染料分子如何通过间隙连接从一个细胞流向另一个细胞。然后，贾里德·丘尔科——莱尔德的前学生，现在是斯坦福大学的博士后研究员——绘制了间隙连接是如何形成的。
为了观察分子交换的实际过程，艾登首先将荧光染料加载到通过间隙连接连接的细胞中。然后，他使用强大的激光“漂白”其中一个连接细胞的荧光。这个细胞仍然含有染料，但其荧光已被永久淬灭。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
在视频中，左侧的细胞在大约三秒标记处被漂白。随着仍然发出明亮光芒的染料分子通过间隙连接通道从右侧的细胞迁移过来，暗淡的细胞随着时间的推移“恢复”了其荧光。除了人为引入的染料分子外，这些细胞还在交换大量的天然离子和小分子，它们通常使用这些离子和小分子进行通信。
动画显示了间隙连接组装的主要事件——从间隙连接蛋白（称为连接蛋白）的合成，到通道的打开，允许离子和小分子通过。在动画开始时，核糖体（棕褐色）正在根据信使 RNA 分子（紫色）中编码的信息产生连接蛋白（水绿色）。（此动画侧重于一种称为 Cx43 的连接蛋白，它存在于心脏、皮肤和其他身体部位。）随着连接蛋白变得更长，一种额外的蛋白质（蓝色）帮助将其插入内质网膜中，内质网是蛋白质合成发生的细胞器。
一旦完成，连接蛋白就会被包裹到囊泡（显示为球体）中，囊泡将它们运送到附近的高尔基体膜，在那里会发生膜蛋白的额外加工。在那里，六个连接蛋白结合在一起形成一个称为半通道（连接子）的结构，然后由另一个囊泡将其运送到细胞的外（质膜）膜。在这个阶段，半通道可以打开，并允许细胞与外部环境交换不同的离子和小分子（显示为彩色球）。
当一个半通道在相邻细胞的膜中遇到另一个半通道时，这两个半通道可以相互对接，形成一个连接一个细胞内部与其邻居内部的通道；这些对接通道的集合构成了间隙连接。随后通过通道进行的离子和分子交换代表了一种重要的细胞间通讯形式。