分子细胞生物学教学课件：Chapter9-细胞骨架-1

1、细胞骨架发现的晚，1963年slauterback改用戊二醛作固定剂才在电镜下发现微管细胞骨架（cytoskeleton）: 真核细胞中细胞核和质膜之间的由蛋白质组成的纤维网状结构，包括微丝、中间丝、微管。细胞骨架与细胞运动和细胞形状的支持、物质运输、细胞分裂等有关。第十章 细胞骨架(一)微丝和中间丝第一节 微丝(microfilament) （一）肌动蛋白分子结构 肌动蛋白是含量最高的细胞质蛋白，有6种： 肌动蛋白：有4种，分别为横纹肌、心肌、血管平 滑肌、肠道平滑肌等肌肉细胞所特有 、肌动蛋白：存在于非肌细胞。 肌动蛋白存在于细胞皮层和伪足前沿 肌动蛋白构成张力纤维一、微丝的组成及形态结构

2、肌动蛋白分子接近球形，也称G-肌动蛋白，有ATP结合位点，且分子有极性ADP/ATP exchange 端 端（二）微丝的结构G-actin 和 F-actin（微丝）微丝是G-actin组成的直径8nm双股螺旋纤维 每个螺旋长度为37nm，由28个球状肌动蛋白分子聚合成F-actin （三）微丝的装配过程体外装配：需G-actin、ATP、Mg+、K+等成核期：限速步骤，三个G-actin形成寡聚体核生长期：种子两端延长，延长快的为正极 ATP在此期起主要调节作用平衡期：肌动蛋白掺入微丝的速度与从微丝上解离的 速度达到平衡，微丝长度基本不变，但仍 进行聚合与解聚活动微丝的动态组装成核期 生长

3、期 稳定期 踏车现象（treadmilling）：体外装配时，适当的ATP-G-actin条件下，微丝的正极添加速度和负极的解聚速度达到平衡时，微丝的长度不变，负极解聚下来的G-actin被正端回收，这一现象称为踏车现象。细胞内肌动蛋白丝的装配：形成蛋白formin：启动不分支的肌动蛋白丝Arp2/3复合物：启动分支肌动蛋白丝 （四 ）肌动蛋白结合蛋白100多种，主要调控微丝的装配肌动蛋白单体结合蛋白：切丝蛋白（cofilin），促丝蛋白（profilin），胸腺素（thymosin）戴帽蛋白：CapZ蛋白，结合到肌动蛋白丝的+端， 原肌球蛋白调节蛋白结合到微丝的-端凝溶蛋白（gelsolin

4、）：Ca+浓度高时，切断微丝profilinProfilin (抑丝蛋白)连到G-actin 帮助它聚合成 F-actin凝溶胶蛋白（Gelsolin） 微丝可聚合成微丝束或二维、三维网状大部分分布于在质膜下方的外质中微绒毛质膜下张力纤维丝状伪足、片状伪足细胞收缩环肌细胞中的细丝 影响微丝组装的药物：细胞松弛素B、D与微丝正端结合，抑制微丝聚合而使其解聚，因而可抑制细胞移动、吞噬作用、胞质分裂等鬼笔环肽与聚合的微丝结合，结合在F-actin上的单体之间，抑制微丝的解体而使微丝保持稳定。四、微丝的功能1、细胞迁移丝足，片足，伪足的形成都与F-actin的装配和解体有关Free clotting（

5、血凝） clot retraction（血凝收缩）Shape changes of platelets片足的变形运动 伪足 基质皮层拉力黏着斑蛋白染色信号通路中的分子与微丝的形态变化有关2、胞质环流植物细胞细胞质围绕中央液泡进行的环形流动称胞质环流(cyclosis)。胞质环流中，细胞外质相对不流动，内层部分的胞质溶胶在流动。胞质环流是由肌动蛋白和肌球蛋白相互作用引起的。胞质环流能够不断的分配各种营养物和代谢物，使它们在细胞内均匀分布。3、 收缩环与细胞质分裂4、 形成微绒毛 绒毛蛋白 细丝蛋白无定型深染区正端肌球蛋白-1钙调素质膜5、形成应力纤维并参与细胞连接上皮细胞的细胞膜内表面，微丝束参

6、与构成黏合连接参与黏着带的形成参与黏着斑的形成骨骼肌肌细胞（也叫肌纤维）肌原纤维（有明暗相间的带）6、肌肉收缩 暗带和明带是由细丝和粗丝构成明带含细丝，暗带是粗丝和细丝重叠肌节细丝：肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白粗丝：肌球蛋白丝肌节细丝粗丝 肌球蛋白通过杆状尾聚合在一起，形成头部在两端的寡聚纤维，参与收缩，收缩环的缩小与肌球蛋白有关肌收缩：粗丝和细丝的相对滑动形成的第四节 中间丝(intermediate filament, IF)中间丝特点直径10nm，能自我组装种类多，有组织特异性稳定，不易降解，不易提纯。坚韧，赋予细胞强大的抗张强度。无极性，无轨道作用 真菌和植物中无中间丝 一、中间丝的

7、类型根据组织来源和免疫原性，中间丝分六类：酸性角蛋白丝，上皮细胞及衍生物中：碱性角蛋白丝：结蛋白丝：肌细胞 胶质纤维酸性蛋白：胶质细胞 波形蛋白丝：间充质细胞：神经丝，神经元：核纤层蛋白丝，核：晶状体丝， 二 、中间丝 的结构和装配各类中间丝蛋白具有相似的形态结构：无极性的长的线状基本成分：蛋白单体结构：杆部、头部（N端）、尾部（C端） 各种IF的主要区别在于头尾两个区的长度和序列，杆状区为螺旋区 组装：1、两条中间丝蛋白单体形成双股超螺旋2、二聚体半分子交错、反向平行组装成四聚体，使得两端对称，所以中间纤维无极性3、四聚体连接形成原纤维4、8根原纤维缠绕形成中间纤维，因此横切面上有32个蛋白

8、单体（两根四聚体并列成原丝，四条原丝排列成中间丝）Figure10-14. A current model of intermediate filament construction.中间丝结合蛋白将中间丝结合在一起、或固定在桥粒、半桥粒上，并使中间纤维和微丝、微管连接 丝聚蛋白filaggrin：角化上皮中表达，使角蛋白交联成束网蛋白（plectin）参与中间丝与微管的结合桥粒斑蛋白（Desmolykin）、大泡性类天疱疮抗原（BPAG1）：它们N端具有肌动蛋白结合区、微管结合区，C端具有IF结合位点或桥粒斑蛋白型区域。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、中间丝的功能1. 骨架作用 外与细胞膜、细胞外基质直接联系、内与核膜、核基质联系，对维持细胞质的整体结构，与核的定位有关。2. 参与细胞连接，维持组织的完整性角蛋白丝参与桥粒连接维持上皮细胞的完整性破裂 3. . 中间丝参与细胞分化微管、微丝在各种细胞中都相同，而中间丝有