肌動(dòng)蛋白的結(jié)構(gòu)與功能.ppt

1、肌動(dòng)蛋白的結(jié)構(gòu)與功能(The structure and function of actin ),目錄,1,細(xì)胞骨架的概述,一 細(xì)胞骨架,細(xì)胞骨架(cytoskeleton)是由蛋白纖維交織而成的立體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它充滿整個(gè)細(xì)胞質(zhì)的空間，與外側(cè)的細(xì)胞膜和內(nèi)側(cè)的核膜存在一定的結(jié)構(gòu)聯(lián)系，以保持細(xì)胞特有的形狀并與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)有關(guān)。,中間 纖維,是起主要支撐作用的細(xì)胞骨架成分，使細(xì)胞具有張力和抗剪切力。,真核細(xì)胞中的細(xì)胞骨架：紅色表示微絲，綠色表示微管，藍(lán)色表示細(xì)胞核,微絲（microfilament, MF ）又稱肌動(dòng)蛋白纖維，是普遍存在于真核細(xì)胞中由肌動(dòng)蛋白（actin）組成的直徑為58nm的螺旋狀纖維。

2、,微絲是由兩條肌動(dòng)蛋白單鏈盤繞而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)。,二 什么是肌動(dòng)蛋白,肌動(dòng)蛋白（actin）是一種中等大小的蛋白質(zhì)，由375-377個(gè)氨基酸殘基組成，并且是由一個(gè)大的、高度保守的基因編碼。 它在生物界有廣泛的分布，除肌肉組織外，還存在于幾乎所有的真核細(xì)胞中，如人的腦組織，血小板和多種植物細(xì)胞，在很多菌類中也有發(fā)現(xiàn)。,單體 由一條多肽鏈構(gòu)成的啞鈴形分子， 又稱球狀肌動(dòng)蛋白(globular actin，G-actin)，外形類似花生果。直徑約5.5nm，分子量為43kDa。,肌動(dòng)蛋白,多聚體 肌動(dòng)蛋白的多聚體形成肌動(dòng)蛋白絲，稱為纖維狀肌動(dòng)蛋白(fibros actin，F(xiàn)-actin)。在電子顯

3、微鏡下，F(xiàn)-肌動(dòng)蛋白呈右手雙股螺旋狀，直徑為7nm，13個(gè)單體形成37nm的半螺距。,細(xì)胞質(zhì)型,細(xì)胞質(zhì)型 腸平滑肌型,目前已發(fā)現(xiàn)3種肌動(dòng)蛋白異構(gòu)體，人有6種基因型：,肌動(dòng)蛋白,肌動(dòng)蛋白,肌動(dòng)蛋白,橫紋肌型 心肌型 血管平滑肌型,三 肌動(dòng)蛋白的結(jié)構(gòu),不同種屬的肌動(dòng)蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)變化很小，例如兔牛雞的骨骼肌的肌動(dòng)蛋白的氨基酸的順序完全一樣；魚類肌動(dòng)蛋白氨基酸的順序只有35個(gè)氨基酸和兔肋骨肌不同；牛的骨骼肌和心肌二者的肌動(dòng)蛋白的差別僅是第298位和第375位兩個(gè)地方。這些肌動(dòng)蛋白基因顯然是從同一個(gè)祖先基因進(jìn)化而來。,G-肌動(dòng)蛋白的結(jié)構(gòu)域,Text,Text,1,338-375,132；70-144,3

4、3-69,145180；270-337,181-269,結(jié)構(gòu)域一,結(jié)構(gòu)域二,結(jié)構(gòu)域三,結(jié)構(gòu)域四,當(dāng)單體肌動(dòng)蛋白聚合成纖維狀肌動(dòng)蛋白時(shí)，需要一定的鹽離子濃度。 在KCl濃度達(dá)到20mmol/L以上時(shí)，單體聚合，鹽離子最適宜的濃度是50mmol/L100mmol/L。 聚合速度依賴于肌動(dòng)蛋白的濃度，約與濃度的立方成正比。 當(dāng)單體肌動(dòng)蛋白的濃度降到某一濃度時(shí)，即使有鹽存在，單體也不會(huì)聚合。,微絲能被組裝和去組裝,當(dāng)單體上結(jié)合的是ATP時(shí)，就會(huì)有較高的相互親和力，單體趨向于聚合成多聚體，就是組裝。 當(dāng)ATP水解成ADP后，單體親和力就會(huì)下降，多聚體趨向解聚，即是去組裝。 微絲的兩端組裝速度并不一樣。正

5、極比負(fù)極快上5到10倍。 當(dāng)ATP濃度達(dá)一定臨界值時(shí)，可以觀察到正極組裝而負(fù)極同時(shí)去組裝的現(xiàn)象，被命為“踏車現(xiàn)象（tread milling)。,肌動(dòng)蛋白的踏車現(xiàn)象,微絲的組裝過程,成核期： G-肌動(dòng)蛋白開始聚合，其二聚體不穩(wěn)定，易水解，只有形成三聚體才穩(wěn)定，即核心形成。 延長期（生長期）：一旦核心形成，G-肌動(dòng)蛋白單體快速地在核心兩端添加上去。 平衡期：微絲延長到一定時(shí)期，肌動(dòng)蛋白摻入微絲的速度與其從微絲上解離的速度達(dá)到平衡，此時(shí)即進(jìn)入平衡期，微絲長度基本不變。,四 肌動(dòng)蛋白的功能 （微絲的功能）,（一）構(gòu)成細(xì)胞的支架， 維持細(xì)胞形態(tài) 1.微絲參與細(xì)胞骨架的形成 2.構(gòu)成細(xì)胞皮層 細(xì)胞皮層(

6、cell cortex)：細(xì)胞內(nèi)大部分微絲集中分布于緊貼質(zhì)膜下的胞質(zhì)區(qū)域，并有微絲結(jié)合蛋白交聯(lián)成凝膠狀的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該區(qū)域稱為細(xì)胞皮層。,（二）微絲參與細(xì)胞運(yùn)動(dòng),細(xì)胞的各種運(yùn)動(dòng)如：胞質(zhì)環(huán)流、變形運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞的吞噬活動(dòng)等都與微絲有關(guān)。,1.微絲纖維生長 ，使細(xì)胞表面突出，形成片足； 2.在片足與基質(zhì)接觸的位置形成粘著斑； 3.在肌球蛋白的作用下微絲纖維滑動(dòng)； 4.解除細(xì)胞后方的粘和點(diǎn)。,收縮環(huán)：有絲分裂末期，兩個(gè)即將分離的子細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生收縮環(huán)，收縮環(huán)由大量平行排列但具有不同極性的微絲組成。隨著收縮環(huán)的收縮，兩個(gè)子細(xì)胞的胞質(zhì)分離。,（三）微絲參與細(xì)胞分裂,（四）微絲參與肌肉收縮,肌球蛋白結(jié)合ATP，引起頭部與肌動(dòng)蛋白纖維分離； ATP水解，引起頭部與肌動(dòng)蛋白弱結(jié)合；,肌肉收縮的機(jī)制,Pi釋放， ADP釋放，ATP結(jié)合上去，頭部與肌動(dòng)蛋白纖維分離。,（五）參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸 微絲在微絲結(jié)合蛋白介導(dǎo)下可與微管一起進(jìn)行細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸。 如小鼠黑色素細(xì)胞中黑色素顆粒的運(yùn)輸依