細(xì)胞骨架5結(jié)構(gòu)與裝配

1、細(xì)胞骨架5結(jié)構(gòu)與裝配中間纖維分類與分布二、結(jié)構(gòu)與裝配（一）結(jié)構(gòu)由螺旋化桿狀區(qū)，以及兩端非螺旋化的球形頭（N端）尾（C端）部構(gòu)成。桿狀區(qū)高度保守，由螺旋1和螺旋2構(gòu)成，每個螺旋區(qū)還分為A、B兩個亞區(qū)。角蛋白波形纖維蛋白（二）IF的裝配1、過程：兩個單體形成超螺旋二聚體（角蛋白為異二聚體）；兩個二聚體反向平行組裝成四聚體。三個四聚體長向連成原纖維；8根原纖維組成中間纖維，橫切面具有32個單體 。2、特點： IF沒有極性；無動態(tài)蛋白庫；裝配與溫度和蛋白濃度無關(guān)；不需要ATP、GTP或結(jié)合蛋白的輔助。二聚體四聚體四聚體形成原纖維8根原纖維組成中間纖維3、IF 裝配與 MF，MT 裝配相比，有以下幾個特

2、點： -IF 裝配的單體是纖維狀蛋白（MF，MT 的單體呈球形）； -反向平行的四聚體導(dǎo)致 IF 不具有極性； - IF 在體外裝配時不需要核苷酸或結(jié)合蛋白的輔助，在體內(nèi)裝配后， 細(xì)胞中幾乎不存在 IF 單體（但 IF 的存在形式也可以受到細(xì)胞調(diào) 節(jié)，如核纖層的裝配與解聚）。功能：使中間纖維交聯(lián)成束、成網(wǎng)，把中間纖維交聯(lián)到質(zhì)膜或其它骨架成分上已知的 IFAPs 約15種左右，分別與特定的中間纖維結(jié)合，如： flanggrin使角蛋白交聯(lián)成束。 Plectin將波形蛋白纖維與微管交聯(lián)在一起。 Ankyrin 把結(jié)蛋白纖維與質(zhì)膜連在一起。共同特點 ： 具有中間纖維特異性。 表達有細(xì)胞專一性。 不同

3、的 IFAP 可存在于同一細(xì)胞中與不同的中間纖維組織狀態(tài)相聯(lián)系。 在細(xì)胞中某些 IFAP 的表達與細(xì)胞的功能和發(fā)育狀態(tài)有關(guān)。（三） 中間纖維的結(jié)合蛋白（intermediate filament associated protein，IFAP）Keratin filaments of epithelial cells are tightly anchored to the plasmamembranes at desmosmes and hemidesmosomes角蛋白纖維網(wǎng)蛋白致密斑橋粒斑蛋白致密斑（四） 中間纖維的功能增強細(xì)胞抗機械壓力的能力。 角蛋白纖維參與橋粒的形成和維持 。 結(jié)蛋白

4、纖維是肌肉 Z 盤的重要結(jié)構(gòu)組分，對于維持肌肉細(xì)胞的收縮裝置起重要作用。神經(jīng)元纖維在神經(jīng)細(xì)胞軸突運輸中起作用。參與傳遞細(xì)胞內(nèi)機械的或分子的信息。中間纖維與 mRNA 的運輸有關(guān)。增強細(xì)胞抗機械壓力的能力角蛋白纖維參與橋粒的形成和維持胞質(zhì)骨架三種組分的比較無Figure10-2.The three types of protein filaments that form the cytoskeleton.第二節(jié) 細(xì)胞核骨架一、核基質(zhì)（Nuclear Matrix）核基質(zhì)（nuclear matrix ）或稱核骨架，為真核細(xì)胞核內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是指除核被膜、染色質(zhì)、核纖層及核仁以外的核內(nèi)網(wǎng)架體系。（

5、一）形態(tài)結(jié)構(gòu)1、研究核骨架的分級抽提方法 非離子去垢劑溶解膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，胞質(zhì)中可溶性成分隨之流失；再用 Tween40 和脫氧膽酸鈉處理，胞質(zhì)中的微管、微絲與一些蛋白結(jié)構(gòu)被溶去，胞質(zhì)中只有中間纖維網(wǎng)能完好存留；然后用核酸酶與0.25 mol/L 硫酸銨處理，染色質(zhì)中DNA、RNA和組蛋白被抽提，最終核內(nèi)呈現(xiàn)一個精細(xì)發(fā)達的核骨架網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合非樹脂包埋去包埋劑電鏡制樣方法，可清晰地顯示核骨架核纖層中間纖維結(jié)構(gòu)體系。（二）成分 核基質(zhì)的組成較為復(fù)雜，主要組分有三類：1、非組蛋白性纖維蛋白，分子量40-60KD，占96%以上，其中相當(dāng)一部分是含硫蛋白，其二硫鍵具有維持核骨架結(jié)構(gòu)完整性的作用；除纖維蛋白外，

6、還有10多種次要蛋白質(zhì)，包括肌動蛋白和波形蛋白，后者構(gòu)成核骨架的外罩；核骨架碎片中還存在三種支架蛋白（scaffold proteins，SC、SC、SC)，SC、的功能尚不明確，SC是DNA拓樸異構(gòu)酶。2、少量RNA（占0.5%）和DNA(占0.8%)。RNA對維持核骨架的三維結(jié)構(gòu)是必需的，而DNA稱為基質(zhì)或支架附著區(qū)（matrix /scaffold associated region， MAR 或 SAR），通常為富含AT的區(qū)域。3、少量磷脂（1.6%）和糖類（0.9%）。核骨架不象胞質(zhì)骨架那樣由非常專一的蛋白成分組成，DNA序列中的核骨架結(jié)合序列（matrix associated r

7、egion， MAR）DNA片段與核骨架蛋白的結(jié)合不會被高鹽溶液抽提破壞，在基因表達調(diào)控中有作用。核骨架結(jié)合序列的基本特征 富含AT 富含DNA 解旋元件(DNA unwinding elements) 富含反向重復(fù)序列(Inverted Repeats) 含有轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點。MAR的功能 通過與核骨架蛋白的結(jié)合，將DNA放射環(huán)錨定在核骨架上； 作為許多功能性基因調(diào)控蛋白的結(jié)合位點。 （三）核骨架結(jié)合序列1、為DNA的復(fù)制提供支架：DNA是以復(fù)制環(huán)的形式錨定在核骨架上的，核骨架上有DNA復(fù)制所需要的酶，如：DNA聚合酶、DNA引物酶、DNA拓樸異構(gòu)酶II等。DNA的自主復(fù)制序列（ARS）也是

8、結(jié)合在核骨架上。2、是基因轉(zhuǎn)錄加工的場所 -RNA的轉(zhuǎn)錄需要DNA錨定在核骨架上才能進行，核骨架上有RNA聚合酶的結(jié)合位點。大量具有轉(zhuǎn)錄活性的基因是結(jié)合在核骨架上的； 3、 與染色體構(gòu)建有關(guān) -一般認(rèn)為核骨架與染色體骨架為同一類物質(zhì)，30nm的染色質(zhì)纖維就是結(jié)合在核骨架上，形成放射環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，在分裂期進一步包裝成光學(xué)顯微鏡下可見的染色體。4、核骨架與病毒復(fù)制（四）核骨架的功能二、染色體骨架染色體骨架/放射環(huán)模型染色體骨架的真實性銀染法能選擇性地顯示染色體軸結(jié)構(gòu)DNA酶和RNA酶處理或用0.4mol/L H2SO4處理，去除組蛋白，對染色體軸沒有影響，用胰蛋白酶消化則染色體軸破壞，說明染色體軸是

9、非組蛋白性的。染色體骨架/放射環(huán)模型在分子水平上得到兩個直接證據(jù)： -DNA放射環(huán)； -DNA拓?fù)涿窱I的研究。染色體骨架與染色體高級結(jié)構(gòu)（一）核纖層分布與形態(tài)結(jié)構(gòu) ：（二）成分核纖層蛋白（Lamin）：哺乳動物和鳥類細(xì)胞中有：核纖 層蛋白 A、核纖層蛋白 B 和核纖層蛋白 C；（三）核纖層蛋白在細(xì)胞分化中的表達：具有細(xì)胞特異性。（四）功能 核膜及染色質(zhì)提供了結(jié)構(gòu)支架三、核纖層（Nuclear Lamina）（五）核纖層蛋白的分子結(jié)構(gòu)及 其與中間纖維蛋白的關(guān)系 核纖層與中間纖維之間的共同點： -兩者均形成10nm纖維; -兩者均能抵抗高鹽和非離子去垢劑的抽提; -某些抗中間纖維蛋白的抗體能與核纖層發(fā)生交叉反應(yīng) -核纖層蛋白A和核纖層蛋白 C 的 cDNA 克隆推導(dǎo)出核纖層蛋白的 氨基酸順序與中間纖維蛋白高度保守的-螺旋區(qū)有很強的同源，說明核纖層蛋白是中間纖維蛋白.（六）核纖層在細(xì)胞周期中的變化 A 型核纖層蛋白在組裝核纖層時通過蛋白水解失去 C 端（異戊二 烯化，isoprenylation）