第九章 细胞骨架(cytoskeleton)(2)

2020-05-13 09:55

b、胞质动力蛋白 :驱动向(-)极的运输

MT可作为高尔基体和其它小泡及颗粒运输的轨道 2nm/s (2)色素颗粒的运输

如变色龙 在皮肤和鱼类的鳞片中含特化的色素细胞 细胞中色素颗粒 细胞各处颜色变深

MT(3)鞭毛和纤毛的运动

细胞表面特化结构,可运动,结构基本相同“9+2”

→PPt 10-14(纤毛运动中的微管滑动机制) 4、纤维单体与染色体运动 →纺锤体与微管

(1)动粒微管 动粒→两极

(2)极微管 两极发出在缍体中部互相重叠的MT (3)星体微管 组成星体的微管 (4)基粒与中心粒

中心体是动物细胞中主要的微管组织中心,由一对垂直的中心粒及周围基质构成。

基粒——鞭毛和纤毛根部的类似结构 F-actin平行排列,且有与膜相连

为cell膜提供强度和韧度,维持细胞形状

各种运动

5、胞质分裂环

在细胞分裂末期,actin与Myosin相对滑动 二、微管(microtuble)MT(参见旧教案)

功能:1、支架 2、细胞壁 3、鞭毛、纤毛 4、有丝分裂器 5、细胞内运

例:N轴突运输

MT可作为高尔基体和其它小泡及颗粒运输的轨道2nm/s 驱动蛋白:向(+)极运输小泡,水解ATP。 胞质动力蛋白:向(-)极运输。 →Fig 10-12

三、中间纤维(IF)

60年代中期:10nm介于粗细纤维,故称中间器 (一)成分:5类 →F4b 10-3

具高度同源性,来源于同一基因家族

结构

IF Pv 结构

Fig 10-17 近年中间纤维新的分类:

I——酸性角蛋白

II——中性和碱性角蛋白

III——波彤纤维Pr、结Pr胶质纤维性Pr IV——神经无纤维蛋白 V——核纤层Pr

VI——nestin(存在于N干cell中)(巢蛋白) (二)中间纤维Pr基因

中间维维Pr基因含有内含子/外量子结构 同型的基因几乎一致 I——III型顺序上相似 IV与I-III型有较大差别

基因表达具有严格的组织特异性

调控可能是在转录和转录后水平,规律尚不清 (三)装配

亚基→α-螺旋 反向(or 顺向)平行 }双股超螺旋(二聚体)→

亚基→α-螺旋 排列平交错

四聚体(→八聚体)→厚纤维→8根原纤维→10mm IF(圆柱状) →P239

(四)中间纤维结合蛋白(IFAP intermedicte filanent associated protein)

→在结构和功能上与中间纤维有密切联系,但其本身不是IF结构组分的Pr 确定IFAP的标准

(1)在cell内与中间纤维共分布; (2)抗高盐与非离子去垢剂抽提; (3)与IF经历相同的解聚与重组周期; (4)在体外能与IF结合。

大约有15种(迄今为止)(P260白素) IFAP特性

(1)具有IF类型特异性

(2)IFAP的表达有细胞专一性

(3)不同的IFAP可能存在于同一细胞中,与不同的IF组织状态相联系 (4)某些IFAP的表达与缰胞的功能和发育状态有关

功能:大多IFAP的功能尚不清楚 (5)中间纤维的组织及动态变化

(6)IF与细胞分化 }研究中(自学) (7)IF在生物进化中的起源

(8)功能 很不清楚,因为未找到一种IF的特异性工具药,基于形态学观察推

测可能:支架作用,cell核定位,参与传递cell内机械或分子的信息(核→膜与MRNA运输有关)。 IF核功能假说。 (P263自学)

回顾:细胞质骨架(or自学)

第二节 细胞核骨架

一、核基质

细胞核骨架——存在于真核细胞内的以蛋白成分为主的纤维网架体系

(狭义)——指核内基质(细胞核内除核膜、核纤层、染色质、核仁和核孔复合

体以外的纤维蛋白成分为主的纤维网架体系

三种纤维的主要特征及差异主要特征

微管(MT) 微型(MF) 中等纤维(IF)

直径 25nm 7nm 10nm

基本构件分子 α、β微管蛋白 肌动蛋白 中间纤维蛋白 构件分子大小 50KD 43KD 40-200KD 极性 有 有 无 装配方式 踏车运动 踏车运动 逐级装配,

极性聚合

特异性药物 秋水仙素

鬼白素等 细胞松驰素鬼笔环肽等 无

运动相关的 驱动蛋白、

主要结合蛋白 胞质动力蛋白 肌球蛋白 无

主要功能 细胞运动 形状维持 骨架作用

支持作用 变形运动 细胞连接

胞内运输 胞质环流 信息传递

细胞分裂

(广义)——核基质、核纤层、核孔复合体

70年代中期开始研究

与DNA复制 RNA转录、加工、染色体组装、病毒复制有关

(一)形态结构

一种精细的纤维网络

骨架纤维直径:3-30nm 单丝:3-4nm

(二)成分 核骨架蛋白

}纤维蛋白 少量RNA 对于维持网全结构完整性是必要的DNA(是功能性结合) 核骨架结合蛋白

1、核骨架蛋白两类

目前研究重要领域——分离鉴定功能性的核骨架蛋白

(1)PNA拓扑异构酶II 主要成分也是染色体骨架重要成分 (2)mcllear matrin:matrin D、E、F、G4

核基质蛋白 可能是核基质DNA-LOOP的结合蛋白 (3)Nuc蛋白:76KD与富含AT的DNA序列有特异的异和性

(4)ARBP(附着序列结合蛋白)特异地与MARC核骨架绳索合序列结合,不具组织特异性

(5)核肌动蛋白,在MRNA合成中起作用。 2、核骨架结合蛋白:

(1)转录因子 (2)酶 (3)受体 (4)供体 →P346

3、其他 肌动Pr

B23 : 与核糖体 rRNA加工装配有关 (三)核骨架结合序列 (MAR)

DNA 占总DNA 3%

MAR 位于放射环or活性转录基因两端 作用:调控基因表达 特征:(1)富含AT (2)富含DNA解旋元件

(3)富含反向重复序列 (4)含转录因子结合位点

含量:100000个/核(10万) 功能:(1)错定放射环 (2)调控蛋白的结合位点参与DNA复制转录、修复、重组

(四)功能 为此长的DNA分子在细胞核这样的空间内如何折叠、组装知之甚

1、核骨架的DNA复制

厚核细胞DNA复制与膜结合

真核cell ONA复制与核膜无直接关系

DNA多聚酶 复制点 随机分布 相对集中

电镜放射自显影表明DNA复制位点结合在核骨架上,即MAR上 2、核骨架与基因表达

(1)与基因转录活性有关

两类关系 (2)与RNA加工修饰有关 H-UdR标记Hela Cell 具有转录活性的基因是结合在核骨架上的 RNA聚合酶在核骨架上具有结合位点 RNA的合成是在核骨架上进行

基因上只有结合在核骨架上才能进行转录

3

2+

(MAR——核骨架结合序列,位于Loop两端,富含AT,有DNA拓朴异构酶II作用位员,通过它使DNA锚定于核骨架上) 3、核骨架与病毒复制

核衣壳的装配是在核骨架上

4、核骨架与染色体骨架的关系及其在细胞周期中的变化不清

DNA扑复制环的形式锚定在核骨架上,众多移肤环怎样形成染色体

总结:在细胞核如此众多的遗传信息,要有序地表达,必须在空间上调节,

在特定的时间,只有极少数基因

活跃表达,基因子on与off 与其是否结合在核骨架口有关。 二、染色体支架

-----染色体中由非组蛋白构成的结构支架。 SCI(170KD)拓扑异构酶II SCII (135KD)

CENP 着丝粒蛋白: CENP---B:80KD CENP---C:140 染色体骨架与染色体高级结构: (1)螺旋模型

(2)染色体骨架/放射环模型

DNA 核小体 染色体纤维 DNA侧环(以骨架为中心) 5、玫瑰花型模型

三、核纤层(nnclear lamine)

——位于细胞核内导核膜下的纤维蛋白片层或纤维网络,由1-3层核纤层上蛋白多肽组成

研究始于50年代,70、80年代取得进展 (一)形态结构

厚为30-100nm 纤维≈φ10nm

纵横排列整齐,呈正交状编织成网络

→Fig 10-23 (二)成分

核纤层蛋白:60-80KD

呖乳类鸟类:tamin A、B、C

非洲仄蟾:lamin I、II、III、IV (三)与IF的关系

核纤层蛋白实质的中间纤维蛋白

确定的V型中间纤维蛋白、较L-LV型长

LaminA、C功能装配成杆状二聚体(50nm大于+两个球形头部) (四)核纤层蛋白在细胞分化中的表达 表达具有一定的细胞特异性 →Fig10-25

(五)在生命活动中的变化 外聚→ 重装配

分裂前期1amin 磷酸化 分裂末期lamin去磷酸化

核纤层蛋白是MPF(促分裂因子)P34

cdc2

亚基直接作用的底物

MPF使lamin两端Ser ser磷酸化 (六)功能

为核膜及染色质提供了结构支架

LaminA、B、C有亲膜结合作用 B最强 B→核膜小泡→染色体表面→膜融合→核膜 →Fig 10-26

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