간극결합채널은 calcium 이온, \( \mathrm{pH} \), 인산화, 전압에 의해서 조절이 되는 특성을 가지고 있는데, 이러한 특성들은 변화시키는 것은 여러 가지 호르몬과 성인인자이다. 간극결합채널을 통해서 두 가지 세포 사이에 전기적 신호가 직접적으로 전달되는 특성인 전기적 스냅스가 in vivo에서 밝혀졌는데, 이 방법으로 인해 기존의 전기생리학적 방법에 비해 전기적 측정장비가 상대적으로 쉽게 이용할 수 있어서 세포생물학자들에게 널리 이용되고 있다.
<h2>간극결합채널의 여러 가지 특성</h2> <p>간극결합채널의 특성은 여러 가지 요인, 즉 \( \mathrm{pH} \), calcium 이온, 전압, 그리고 인산화에 의해서 조절된다. 또한 여러 가지 성장인자와 호르몬이 간극결합채널의 특성을 변화시키는 것으로 보고하고 있다. 이러한 조절은 간극결합채널의 형태가 빠르게 변화하거나(예를 들어, 채널의 개폐) 또는 connexin 유전자의 발현이 변하여 형성되는 간극결합채널의 수가 변화하는 양상으로 나타난다. \( \mathrm{pH} \) 에 의해서 조절되는 현상은 아직 논쟁의 여지가 있기는 하다. 세포내의 \( \mathrm{pH} \) 가 낮을 때는 \( \mathrm{Ca}^{2+}-\mathrm{calmodulin} \) 이 관여하는 기전에 의해서 \( \mathrm{Cx} 38 \) 채널의 기능이 억제되기도 하지만, \( \mathrm{Cx} 46 \) 채널의 경우에는 직접 \( \mathrm{H}^{+} \)이온에 의해서 채널의 개폐가 조절된다고 보고하고 있다. 인산화에 의한 조절은 \( \mathrm{Cx} 43 \) 채널을 대상으로 많은 연구가 진행되고 있다. EGF는 \( \mathrm{Cx} 43 \) 간극결합 채널을 통한 물질교환을 억제할 뿐만 아니라 \( \mathrm{Cx} 43 \) 단백질의 인산화를 증가시킨다고 알려져 있다. Mitogen-activated protein (MAP) kinase는 \( \mathrm{Cx} 43 \) 단위체의 세 곳에 있는 아미노산(S255, S279, S282)을 인산화 시킬 수 있으며 EGF에 의해 활성화된 MAP kinase 작용만으로도 \( \mathrm{Cx} 43 \) 채널을 통한 전기전도가 억제된다고 밝혀졌다. 또한 \( \mathrm{Cx} 43 \) 간극결합채널의 단위전도(일정한 전압조건에서 한 개의 간극결합 채널을 통하여 이동할 수 있는 이온의 양)는 채널을 구성하고 있는 \( \mathrm{Cx} 43 \) 단위체의 인산화 정도에 따라서 달라진다고 보고하고 있다.</p> <p>간극결합채널을 통하여 두 세포사이에 직접적으로 전기적 신호가 전달되는 특성은 앞서 설명한대로 in vivo에서 전기적 시냅스가 밝혀지면서 오래 전부터 연구가 되어왔다. 현재는 간극결합채널의 전기생리학적 특성을 다양한 시스템을 이용하여 in vitro에서 많은 연구가 진행되고 있다. Connexin 유전자를 이용하여 세포에서 발현시킨 최초의 보고는 Dahl 등이 \( \mathrm{Cx} 32 \) 유전자의 상보적인 cRNA를 합성하여 Xen-opus oocyte에 주입한 후 두 개의 oocytes를 인위적으로 접촉시켜 두 oocytes 사이에 형성된 \( \mathrm{Cx} 32 \) 채널을 통한 전기적 신호의 전달을 확인 한 것이다. 이 후 Xenopus oocyte 는 물론 여러 종류의 세포를 이용하여 connexin 유전자를 발현시키는 연구가 진행되어 간극결합채널의 많은 전기생리학적 특성이 밝혀지고 있다. 간극결합채널의 특성을 연구하는 또 다른 방법은 한 쪽 세포에 형광물질을 주입하고 간극결합채널을 통하여 이웃하는 세포로 전달되는가를 측정하는 것이다. 이 방법은 전기적 측정장비가 필수적인 전기생리학적 방법에 비해 상대적으로 손쉽게 이용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 특히 간극결합채널을 연구하는 세포생물학자들에 의해서 널리 애용되고 있다.</p> <p>간극결합채널은 일반적인 세포막채널(예를 들어, \( \mathrm{K}^{+} \)이온채널)보다는 상대적으로 큰 채널구경을 갖고 있지만 이를 구성하고 있는 connexin 단위체에 따라서 통과할 수 있는 분자들이 제한되어 있다. 곤충(무척추동물)의 간극결합채널은 분자량이 \( 1.8 \mathrm{kDa} \) 인 물질들을 통과시킬 수 있는 반면, 척추동물의 간극결합채널은 이보다 훨씬 적은 분자량 (약 \( 0.9 \mathrm{kDa}) \)을 가진 물질만을 통과시킬 수 있다. 이를 근간으로 해서 일반적으로 간극결합채널을 통과할 수 있는 물질의 분자량의 한계가 \( 1 \mathrm{kDa} \) 미만이라고 받아들이고 있다. 사실 무척추동물의 간극결합채널은 척추동물의 간극결합채널과 매우 유사하지만 서로 다른 유전자에 의해서 만들어진다. 척추동물의 connexin 유전자가 있듯이 무척추동물의 간극결합채널은 'innexin'이라는 유전자로부터 만들어진다. 통과하는 물질의 크기뿐만 아니라 물질이 갖고 있는 전하에 의해서도 간극결합채널의 투과성이나 선택성과 같은 특성이 변하게 된다. 크기와 전하를 달리하는 여러 종류의 물질을 이용하여 조사한 연구보고에 의하면 물질의 크기와 함께 전하에 따라서 간극결합채널을 통과할 수 있는지 여부가 결정된다고 알려져 있다. 대부분의 간극결합채널은 양이온 선택성을 갖고 있다. 즉, 음성전하를 띠는 음이온보다는 양성전하를 띠는 양이온이 이들 간극결합채널을 더 잘 통과한다. 그 가운데서도 \( \mathrm{Cx} 37 \) 채널은 가장 강력한 양이온 선택성을 갖고 있다. 전기생리학적 방법분만 아니라 Lucifer yellow (음성전하를 띠는 형광물질)가 \( \mathrm{Cx} 37 \) 간극결합채널을 통과하지 못한다는 점도 양이온 선택성임을 증명하고 있다. 반면, \( \mathrm{Cx} 32 \) 간극결합채널은 약한 음이온 선택성을 갖고 있다. Lucifer yellow는 \( \mathrm{Cx} 32 \) 간극결합채널을 잘 통과하는 반면, DAPI (양성전하를 띠는 형광물질)는 상대적으로 잘 통과하지 못한다. 이온이 갖고있는 전하에 따라서 간극결합채널이 선택성을 달리하지만 흥미로운 점은 가장 많이 알려진 \( \mathrm{Cx} 43 \) 간극결합채널은 이온에 대한 비 선택적인(non-selective) 특성을 갖고 있다는 점이다.</p>