分子細胞生物學教學課件：Chapter9-細胞骨架-1

1、細胞骨架發(fā)現(xiàn)的晚，1963年slauterback改用戊二醛作固定劑才在電鏡下發(fā)現(xiàn)微管細胞骨架（cytoskeleton）: 真核細胞中細胞核和質(zhì)膜之間的由蛋白質(zhì)組成的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包括微絲、中間絲、微管。細胞骨架與細胞運動和細胞形狀的支持、物質(zhì)運輸、細胞分裂等有關(guān)。第十章 細胞骨架(一)微絲和中間絲第一節(jié) 微絲(microfilament) （一）肌動蛋白分子結(jié)構(gòu) 肌動蛋白是含量最高的細胞質(zhì)蛋白，有6種： 肌動蛋白：有4種，分別為橫紋肌、心肌、血管平 滑肌、腸道平滑肌等肌肉細胞所特有 、肌動蛋白：存在于非肌細胞。 肌動蛋白存在于細胞皮層和偽足前沿 肌動蛋白構(gòu)成張力纖維一、微絲的組成及形態(tài)結(jié)構(gòu)

2、肌動蛋白分子接近球形，也稱G-肌動蛋白，有ATP結(jié)合位點，且分子有極性ADP/ATP exchange 端 端（二）微絲的結(jié)構(gòu)G-actin 和 F-actin（微絲）微絲是G-actin組成的直徑8nm雙股螺旋纖維 每個螺旋長度為37nm，由28個球狀肌動蛋白分子聚合成F-actin （三）微絲的裝配過程體外裝配：需G-actin、ATP、Mg+、K+等成核期：限速步驟，三個G-actin形成寡聚體核生長期：種子兩端延長，延長快的為正極 ATP在此期起主要調(diào)節(jié)作用平衡期：肌動蛋白摻入微絲的速度與從微絲上解離的 速度達到平衡，微絲長度基本不變，但仍 進行聚合與解聚活動微絲的動態(tài)組裝成核期 生長

3、期 穩(wěn)定期 踏車現(xiàn)象（treadmilling）：體外裝配時，適當?shù)腁TP-G-actin條件下，微絲的正極添加速度和負極的解聚速度達到平衡時，微絲的長度不變，負極解聚下來的G-actin被正端回收，這一現(xiàn)象稱為踏車現(xiàn)象。細胞內(nèi)肌動蛋白絲的裝配：形成蛋白formin：啟動不分支的肌動蛋白絲Arp2/3復合物：啟動分支肌動蛋白絲 （四 ）肌動蛋白結(jié)合蛋白100多種，主要調(diào)控微絲的裝配肌動蛋白單體結(jié)合蛋白：切絲蛋白（cofilin），促絲蛋白（profilin），胸腺素（thymosin）戴帽蛋白：CapZ蛋白，結(jié)合到肌動蛋白絲的+端， 原肌球蛋白調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合到微絲的-端凝溶蛋白（gelsolin

4、）：Ca+濃度高時，切斷微絲profilinProfilin (抑絲蛋白)連到G-actin 幫助它聚合成 F-actin凝溶膠蛋白（Gelsolin） 微絲可聚合成微絲束或二維、三維網(wǎng)狀大部分分布于在質(zhì)膜下方的外質(zhì)中微絨毛質(zhì)膜下張力纖維絲狀偽足、片狀偽足細胞收縮環(huán)肌細胞中的細絲 影響微絲組裝的藥物：細胞松弛素B、D與微絲正端結(jié)合，抑制微絲聚合而使其解聚，因而可抑制細胞移動、吞噬作用、胞質(zhì)分裂等鬼筆環(huán)肽與聚合的微絲結(jié)合，結(jié)合在F-actin上的單體之間，抑制微絲的解體而使微絲保持穩(wěn)定。四、微絲的功能1、細胞遷移絲足，片足，偽足的形成都與F-actin的裝配和解體有關(guān)Free clotting（

5、血凝） clot retraction（血凝收縮）Shape changes of platelets片足的變形運動 偽足 基質(zhì)皮層拉力黏著斑蛋白染色信號通路中的分子與微絲的形態(tài)變化有關(guān)2、胞質(zhì)環(huán)流植物細胞細胞質(zhì)圍繞中央液泡進行的環(huán)形流動稱胞質(zhì)環(huán)流(cyclosis)。胞質(zhì)環(huán)流中，細胞外質(zhì)相對不流動，內(nèi)層部分的胞質(zhì)溶膠在流動。胞質(zhì)環(huán)流是由肌動蛋白和肌球蛋白相互作用引起的。胞質(zhì)環(huán)流能夠不斷的分配各種營養(yǎng)物和代謝物，使它們在細胞內(nèi)均勻分布。3、 收縮環(huán)與細胞質(zhì)分裂4、 形成微絨毛 絨毛蛋白 細絲蛋白無定型深染區(qū)正端肌球蛋白-1鈣調(diào)素質(zhì)膜5、形成應力纖維并參與細胞連接上皮細胞的細胞膜內(nèi)表面，微絲束參

6、與構(gòu)成黏合連接參與黏著帶的形成參與黏著斑的形成骨骼肌肌細胞（也叫肌纖維）肌原纖維（有明暗相間的帶）6、肌肉收縮 暗帶和明帶是由細絲和粗絲構(gòu)成明帶含細絲，暗帶是粗絲和細絲重疊肌節(jié)細絲：肌動蛋白、原肌球蛋白、肌鈣蛋白粗絲：肌球蛋白絲肌節(jié)細絲粗絲 肌球蛋白通過桿狀尾聚合在一起，形成頭部在兩端的寡聚纖維，參與收縮，收縮環(huán)的縮小與肌球蛋白有關(guān)肌收縮：粗絲和細絲的相對滑動形成的第四節(jié) 中間絲(intermediate filament, IF)中間絲特點直徑10nm，能自我組裝種類多，有組織特異性穩(wěn)定，不易降解，不易提純。堅韌，賦予細胞強大的抗張強度。無極性，無軌道作用 真菌和植物中無中間絲 一、中間絲的

7、類型根據(jù)組織來源和免疫原性，中間絲分六類：酸性角蛋白絲，上皮細胞及衍生物中：堿性角蛋白絲：結(jié)蛋白絲：肌細胞 膠質(zhì)纖維酸性蛋白：膠質(zhì)細胞 波形蛋白絲：間充質(zhì)細胞：神經(jīng)絲，神經(jīng)元：核纖層蛋白絲，核：晶狀體絲， 二 、中間絲 的結(jié)構(gòu)和裝配各類中間絲蛋白具有相似的形態(tài)結(jié)構(gòu)：無極性的長的線狀基本成分：蛋白單體結(jié)構(gòu)：桿部、頭部（N端）、尾部（C端） 各種IF的主要區(qū)別在于頭尾兩個區(qū)的長度和序列，桿狀區(qū)為螺旋區(qū) 組裝：1、兩條中間絲蛋白單體形成雙股超螺旋2、二聚體半分子交錯、反向平行組裝成四聚體，使得兩端對稱，所以中間纖維無極性3、四聚體連接形成原纖維4、8根原纖維纏繞形成中間纖維，因此橫切面上有32個蛋白

8、單體（兩根四聚體并列成原絲，四條原絲排列成中間絲）Figure10-14. A current model of intermediate filament construction.中間絲結(jié)合蛋白將中間絲結(jié)合在一起、或固定在橋粒、半橋粒上，并使中間纖維和微絲、微管連接 絲聚蛋白filaggrin：角化上皮中表達，使角蛋白交聯(lián)成束網(wǎng)蛋白（plectin）參與中間絲與微管的結(jié)合橋粒斑蛋白（Desmolykin）、大泡性類天皰瘡抗原（BPAG1）：它們N端具有肌動蛋白結(jié)合區(qū)、微管結(jié)合區(qū)，C端具有IF結(jié)合位點或橋粒斑蛋白型區(qū)域。Plectin (green) makes cross-links fr

9、om intermediate filaments (blue) to other intermediate filaments, to microtubules (red) . In this electron micrograph, the dots (yellow) are gold particles linked to anti-plectin antibodies. 三、中間絲的功能1. 骨架作用 外與細胞膜、細胞外基質(zhì)直接聯(lián)系、內(nèi)與核膜、核基質(zhì)聯(lián)系，對維持細胞質(zhì)的整體結(jié)構(gòu)，與核的定位有關(guān)。2. 參與細胞連接，維持組織的完整性角蛋白絲參與橋粒連接維持上皮細胞的完整性破裂 3. . 中間絲參與細胞分化微管、微絲在各種細胞中都相同，而中間絲有