细胞骨架蛋白详解演示文稿

两端为非螺旋区，尾部耐受胰凝乳蛋白酶的水解， 头部有许多β折叠结构，可被胰凝乳蛋白酶水解。
中间丝的结构
中间丝结构装配和排列尚有争议。
IF单体
二聚体
双极性四聚体
（中间丝中为平行四聚体）
原丝
（双股结构）
中间丝
(八条原纤维)
二、中间丝的蛋白质及其分类
据氨基酸序列、基因结构、组装特性及组织特异性表达模式 Ⅰ型（酸性）角蛋白； Ⅱ型（中性和碱性）角蛋白； Ⅲ型，如波形蛋白、结蛋白、胶质纤维酸性蛋白及外周蛋白； Ⅳ型，包括神经丝蛋白和α-介连蛋白； Ⅴ型，包括核纤层蛋白A及其剪切体核纤层蛋白C，核纤层蛋白B1 和B2； Ⅵ型，包括巢蛋白、微管卷曲蛋白和desmuslin。
1. 波形蛋白（vimentin）
间质细胞（如成纤维细胞）的主要结构蛋白，C端 尾部特异地结合于细胞核外膜，N端头部结合细胞膜， 故在细胞核和细胞膜之间形成联接。
波形蛋白有蛋白激酶C和蛋白激酶A磷化位点，通过
磷酸化与去磷酸化，可改变不溶
的中间丝网络。
波形蛋白/胆碱乙酰基转移酶
2. 结蛋白
结蛋白（desmin）是肌细胞的主要IF蛋白，在平滑肌 中含量特别丰富。
有些细胞IF很多，如上皮细胞(皮肤抗磨擦和 脱水)，有的细胞完全没有。
IF蛋白的分子特征
分子中有一个中间结构域，其中93%氨基酸可形成α 螺旋，也称杆状结构域（rod domain），N端有Mr15kD 头部，C端为Mr5-10kD尾部。
杆状结构域具有7氨基酸重复序列，它们形成卷曲螺 旋（coiled coil），杆状结构域长度比较恒定（约310 个氨基酸残基） 。
一、细胞骨架的概念
当细胞膜被非离子型表面活性剂
破坏时，大部分胞质流失，这一部
分称胞液（cytosol）。
细胞骨架（cytoskeleton）：细胞流失胞液后的不 溶残余部分,仍保持细胞外形,具有决定细胞形态作用的 纤维网络。
细胞骨架相关蛋白：在肌动蛋白微丝、中间丝、微 管纤丝纯化时被共同纯化的蛋白质，称为相关蛋白 （associated proteins）。
植物、真核微生物、非脊椎动物细胞也有IF，结构基本相 似，了解还不多。
（一）角蛋白（IF多肽Ⅰ型和Ⅱ型的异多聚体）
角蛋白家族是IF蛋白中存在最多的一类。
据硫含量的多少（即二硫键）将角蛋白分为硬角蛋白和软角 蛋白，占上皮细胞胞质蛋白的80%。角蛋白种类很多，皮肤细胞 至少30种。
角蛋白分子通常形成异多聚体，即由一个Ⅰ型（酸性的）二 聚体和一个Ⅱ型（中性/碱性）二聚体组成异四聚体。
第二节 中 间 丝
一、中间丝的结构 二、组成中间丝的蛋白质及其分类 三、中间丝相关蛋白 四、中间丝的功能
一、中间丝的结构
各种中间丝（IF）结构非常相似，直径10nm,处于微 管和微丝之间，故名中间丝（或10nm纤丝）。
几种中间纤维的模式图
中间丝
巢蛋白 (Nestin,一种中间丝 蛋白，绿)
神经胶质纤维酸性蛋白 （GFAP,红）
三者形成贯穿于细胞核、细胞质、细胞外的一体化 网络结构。
构成细胞骨架的主要蛋白质：
肌动蛋白（肌动蛋白相关蛋白） 微管蛋白（微管相关蛋白） 中丝间蛋白（各种中间丝相关蛋白） 本章主要介绍它们的分子特征，功能， 纤丝的形成与解聚的调控。
细胞骨架的功能：
维持细胞一定的形状； 参与动物细胞的运动（如巨噬细胞、白细胞通过
胶质细胞专一的中间丝，具有支持神经
细胞的作用。GFAP可作为免疫标记。
在平滑肌细胞中，结蛋白中间丝形成一个相互连接 的网络，连接胞质的致密体（dense bodies，相当于横 纹 肌 的 Z- 盘 ） 和 细 胞 膜 的 致 密 体 斑 块 （ dense plaques）。
在横纹肌中，结蛋白靠近两个细胞
的细胞膜连接 ，也存在于Z-盘。
心肌结蛋白染色
3. 胶质原纤维酸性蛋白（GFAP）
①与单体结合,防止单体聚合； ②启动聚合过程； ③当聚合达到一定长度后封闭纤丝的尾端（加帽）； ④通过等量蛋白结合促进纤丝延长； ⑤促进解聚，包括切短； ⑥通过酶学作用修饰聚合体的亚单位； ⑦结合在纤丝的周边而加固纤丝； ⑧将纤丝交联成束或网络； ⑨有时形成纤丝突起，与其他类型纤丝、膜系统相互作用，通 过结构间的张力，形成交联桥，产生运动。
角蛋白有形成束的特性。最易观察到的是硬角蛋白，分布在 毛发、甲、角和蹄等。这些组织的形成是由于整个细胞的固化， 而不是简单的将硬角蛋白分泌到表面。
（二）同多聚体Ⅲ型IF
在各种非表皮细胞内形成中间丝，其氨基酸 同源性很高。包括以下几种：
1.波形蛋白 2.结蛋白 3.胶质原纤维酸性蛋白（GFAP） 4.外周蛋白（peripherin）
阿米巴样的作用在组织中迁移与骨架的聚合 和解聚相关。细胞分裂、收缩、细胞的纤毛 活动都与细胞骨架有关。) 细胞内部成分的转运（如神经轴突的生长，达 500cm或更长。细胞分裂时，染色质向细胞的 转移）
细胞骨架的主要功能
（来自 G. Karp 2002）
第一节 概论
一、细胞骨架的概念 二、纤丝系统的功能 三、相关蛋白的功能
IF的蛋白质分子量和等电点不同，分成几类： 细胞角蛋白（cytokeratin） 结蛋白（desmin） 波形蛋白（vimentin） 神经丝蛋白（neurofilament protein） 胶质原纤维酸性蛋白（glial fibrillary
acidic protein,GFAP） 核纤层蛋白（lamin）（优选）细胞骨架蛋白
微管、微丝和中间丝蛋白免疫荧光图片
大鼠肾细胞系（PtK-1）；绿色荧光（蛋白质）：红色荧光（细胞核DNA）
广义的细胞骨架还包括 核骨架（nucleoskeleton）、核纤层（nuclear
lamina）细胞外基质（extracellular matrix）
二、纤丝系统的功能
纤丝的功能有很多共同之处，如： ①形成网络决定细胞的形状； ②加固细胞成分； ③纤维收缩（反平行纤丝滑行）如肌肉收缩； ④杆体收缩（平行纤丝滑行）,如纤毛和鞭毛活动； ⑤导向转运的轨道，如神经细胞中沿微管转运物质或颗粒； ⑥沿纤丝传导信息。
三、相关蛋白的功能
相关蛋白通过以下方式控制纤丝聚合：