细胞骨架
2019-09-24 09:58:11 1 举报AI智能生成
细胞骨架
作者其他创作
大纲/内容
真核细胞内弥散于全细胞的蛋白纤维网架系统
狭义：维持细胞形态；物质运输；细胞迁移；参与信号转导，肌肉收缩，胞质分裂。
MF
简介：肌动蛋白丝，肌动蛋白头尾相接形成；形成张力纤维，微绒毛，细胞皮质，细胞伪足
成分、组装和形态
成分
基本成分：肌动蛋白，分子量43kD
α-肌动蛋白：与收缩性的结构相关；β-肌动蛋白：位于细胞前端，肌动蛋白纤维聚合之处；γ-肌动蛋白
G-actin：游离状态；F-actin：微丝中
体外组装与调节
两个阶段
nucleation phase
3-4个G-actin聚合结合形成寡聚体，为限速阶段
growth phase
正极速度为负极十倍
踏车模型：平衡期。
G-actin添加与解离速度相同。——ATP帽
体内组装与调节
微丝结合蛋白调控
肌动蛋白单体结合蛋白
profilin
肌动蛋白解聚因子/切丝蛋白ADF/cofilin
微丝末端加帽蛋白
gelsolin:调控微丝长度，微丝成核活性
微丝切割蛋白：常具有一定微丝成核活性
片段化蛋白/切割蛋白fragmin/severin
肌动蛋白解聚因子/切丝蛋白ADF/cofilin
gelsolin
微丝交联-成束蛋白
微丝间起稳定、交联成束作用，常介导微丝与质膜连接
绒毛蛋白vilin
α-辅肌动蛋白α-actinin
踝蛋白talin
黏着斑蛋白vinculin
细丝蛋白filamin
侧面结合蛋白
稳定微丝，调节微丝与肌球蛋白相互作用
位于横纹肌、骨骼肌的原肌球蛋白
衔接子蛋白
调节质膜区微丝聚合过程
WASP
VASP
黏着斑
α-actinin
vinculin
Talin
Paxillin
微丝的马达蛋白——myosin
马达蛋白功能
具有ATP酶活性，水解ATP将化学能转化为机械能
为细胞内的运动提供动力，改变细胞形态，维持细胞器的空间定位分布
马达蛋白分类
myosin
由轻重两肽段组成，包括头、颈、尾部。头部：微丝结合位点和ATP酶活性，与微丝结合后水解ATP，与微丝间滑动或以热的形式释放能量；颈部：被輕链缠绕；尾部：差异性较大。
分类
传统：2
非传统：主要1和:5
1：头部结合微丝，尾部结合质膜，介导质膜微丝之间连接，有助于细胞形态改变
5：与“货物”结合，与微管一起参与物质运输
微管马达蛋白
细胞内主要存在形式
microvillus
小肠上皮细胞表面的大量指状突起
毛缘蛋白和绒毛蛋白：将微丝连接成束；血影蛋白：将微丝束相连，并固定于终末网的中间纤维；myosin1和钙调蛋白将微丝束侧面与微绒毛膜相连
stress fiber
微丝与肌球蛋白2相互作用形成的具有收缩功能的束状结构
cell cortex
非肌细胞质膜下由微丝网形成的凝胶层，由肌动纤维形成，为细胞膜提供强度和韧性，抵抗细胞内外压力。维持细胞形态，与细胞多种运动有关
胞质分裂环
有丝分裂末期收缩环，胞质的分裂
生物学功能
维持细胞形态
参与胞质分裂
物质运输
细胞迁移
肌肉收缩
药物
cytochalasin
常用B、D：封闭F肌动蛋白正极端使肌动蛋白纤维解聚；加入活细胞中，使肌动蛋白细胞骨架消失，抑制细胞运动和细胞动力学
phalloidin
只结合于F肌动蛋白，结合到其亚单位之间并封闭相邻亚单位，稳定微丝。荧光标记的此物常用于肌动蛋白纤维染色
疾病
肿瘤及肿瘤迁移
MT：microtubules
主要构成成分
tubulin
α
结合一个GTP，不水解，为N-位点
β
结合一个GTP，可水解，为E-位点，对微管结构影响大
其他。中心粒或基体中，微管结构功能必需。
微管结合蛋白MAPs
组装的基本结构是α和β形成的异二聚体，微管在多数细胞中呈放射状分布
结构
微管亚单位纵向单列重复排列——原纤维protofilament
二聚体方向相同，β-tubulin朝向正极，原纤维联结组成圆筒状微管
类型
单体
13
不稳定，随细胞周期变化。胞质，纺锤体。间期：自核发出，向四周伸展，止于质膜或延伸至伪足。有丝分裂期：纺锤丝
二联体
13+10
纤毛鞭毛杆部。
三联体
13+10+10
纤毛鞭毛基部。中心粒。
MTOC
发出微管，正端朝外围，负极锚定在MTOC。
胞质微管组织中心：中心体；纤毛微管组织中心：基体
大部分动物细胞中微管组织中心：中心粒周围基质。主要活性成分：γ-微管蛋白及其结合蛋白
组装及体外动力学
参照微丝。成核；延伸
体内
动态不稳定性-利于有丝分裂中纺锤体周期性组装和解聚。灾变：缓慢延长某一时刻迅速缩短；修复：迅速缩短某一时刻稳定伸长。
微管马达蛋白：头部有ATP酶，尾部作为连接体
驱动蛋白kinesin：胞质中沿微管向正极的运输
马达结构域：与微管相结合，催化ATP水解使微管移动。大多数位于多肽链N端，少数位于C端或多肽链中间。
尾部：与运载的组分相互作用
运动特征
1.单个具两个头部的kinesin能以0.5um/秒沿微管运动很长距离
2.运动不连续，每一步8nm，是微管相邻二聚体间距
动力蛋白dynein：沿鞭毛和纤毛的弯曲运动；胞质中沿微管向负极运动
纤毛二联管的A管上有内外两组动力蛋白臂。外侧二联管间通过动力蛋白相对滑动，轴线中一半微管向一个方向运动，另一半另一个方向，引起纤毛鞭毛弯曲。外侧动力蛋白加速二联管滑动，内侧将滑动的力的方向变为弯曲。
功能
支架，运输。与细胞器运动，中期染色体运动，细胞吞噬和融合有关
长度、刚性和极性——细胞骨架和马达蛋白的轨道
微管马达蛋白——为不同程度运动提供动力，从中期微管染色体的缓慢运动到纤毛鞭毛的快速摆动
药物对其影响
秋水仙素Cochicine和nocodazole
结合到游离的微管蛋白二聚体，降低其结合到微管末端亲和力，抑制微管聚合
干扰中期纺锤体，阻止细胞分裂
长春碱Vinblastine
形成微管蛋白副晶格结构使微管解离
紫杉醇Taxol
结合到β-微管蛋白上增强微管稳定性
中心体
大多数动物细胞最重要微管组织中心
基本结构
两个垂直排列中心粒；每个由9个三联体微管组成
α，β，δ，ε微管蛋白；周围物质富含γ微管蛋白环状复合物和大量基质蛋白（C-NAP1,GMAP210）
微管复合物可能在katanin切割下与起始复合物解离，随后被母中心粒及周围物质再次捕获
中心粒周围物质与它的环绕物质共同形成centrosphere，成分随细胞周期变化而变化
特点
无膜包被
半保留形式复制；需超过一个细胞周期时间复制
IF
支撑作用，阻止高等生物组织中细胞过度拉伸
分布最广泛的——核纤层蛋白（加固核膜内侧，在间期细胞中对染色体结构的组织有重要作用）
类型
1和2：酸性，碱性keratin，表皮蛋白中特异表达
3：能形成同聚和异聚IF。desmin,GFAP,peripherin,synemin,vimentin
4:神经纤维，包括三种多聚肽NFL,NFM,NFH。神经轴突，树突主要结构组分
5：核纤层蛋白，只在核中。
6：nestin存在于神经干细胞
组装和动态
N-端结构域，组装中起重要作用；C-端结构域影响稳定性
磷酸化影响复杂
Cdk1磷酸化核纤层蛋白和波形蛋白杆状区末端，使蛋白质解聚，核纤层崩解。
稳定性最高的神经纤维蛋白：C端结构域较强磷酸化，非聚合分子不磷酸化
广义：+细胞核骨架
生物结构自组织原则实例；化学能转化为机械能唯一场所
与疾病
Kartagener综合征
缺乏可见的动力蛋白臂，精子鞭毛纤毛无法运动。男性病人不能生育，有严重呼吸系统疾病。
没有纤毛运动，器官随机分布，体位倒转
中心体与癌症
中心体异常：体积增大，非正常形状，数目增多，中心粒消失。
0 条评论
下一页
