細(xì)胞骨架之微管和中間絲Microtubulesreorganizeduringthecellcycle中空管狀結(jié)構(gòu)，外徑24nm，內(nèi)徑15nm大部分為暫時(shí)性的結(jié)構(gòu)，如紡錘體微管；部分為“永久性”結(jié)構(gòu)，如纖毛和鞭毛內(nèi)的軸絲微管、神經(jīng)元突起內(nèi)部的微管束一、微管的結(jié)構(gòu)組分與極性微管蛋白亞家族微管蛋白特點(diǎn)/功能α-微管蛋白450aaC端富含酸性aa，組裝后的微管表面帶負(fù)電荷，與帶正電荷的微管結(jié)合蛋白結(jié)合β-微管蛋白455aaγ-微管蛋白存在于中心體等具有微管組織功能的細(xì)胞結(jié)構(gòu)上，在微管組裝的成核過(guò)程中發(fā)揮作用，與α-微管蛋白結(jié)合，確定微管的極性δ-微管蛋白定位于中心粒和纖毛的基體等部位，與三聯(lián)體微管中B管和C管的組裝相關(guān)ε-微管蛋白ζ-微管蛋白動(dòng)質(zhì)體目的原生動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)一、微管的結(jié)構(gòu)組分與極性基本結(jié)構(gòu)單位：α/β-微管蛋白二聚體；細(xì)胞質(zhì)內(nèi)游離態(tài)微管蛋白的主要存在形式；微管組裝的基本結(jié)構(gòu)單位GTP結(jié)合位點(diǎn)：結(jié)合在α-微管蛋白：GTP通常不被水解→不可交換位點(diǎn)(N位點(diǎn))結(jié)合在β-微管蛋白：GTP通被水解→可交換位點(diǎn)(E位點(diǎn))二價(jià)陽(yáng)離子(Mg2+)結(jié)合位點(diǎn)秋水仙素、長(zhǎng)春花堿、紫杉醇結(jié)合位點(diǎn)一、微管的結(jié)構(gòu)組分與極性微管的極性

橫截面上13個(gè)球形蛋白亞基，微管管壁由α/β-微管蛋白縱向排列而成的原纖絲(protofilament)構(gòu)成，13根原纖絲合攏組成微管的管壁

每根原纖絲的兩端都是不對(duì)稱(chēng)的，一端是α-微管蛋白(-)，而另一端是β-微管蛋白(+)，從而使整根微管在結(jié)構(gòu)上呈極性狀態(tài)一、微管的結(jié)構(gòu)組分與極性三種類(lèi)型的微管：?jiǎn)喂埽杭?xì)胞質(zhì)微管或紡錘體微管，不穩(wěn)定，隨時(shí)能夠組裝與去組裝二聯(lián)管：纖毛或鞭毛中的軸絲微管，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定三聯(lián)管：中心體或基體的微管，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定二、微管的組裝與解聚(一)微管的體外組裝與踏車(chē)行為體外組裝分為成核和延伸兩個(gè)階段：微管蛋白縱向聚合形成一段短的原纖絲，即成核反應(yīng)α/β-微管蛋白在兩端及側(cè)面聚合而擴(kuò)展成片狀，片狀物加寬到大致13根原纖絲時(shí)，合攏成為一段微管二、微管的組裝與解聚(一)微管的體外組裝與踏車(chē)行為體外組裝的特點(diǎn)：持有α-微管蛋白的一端(負(fù)極)組裝較慢，而持有β-微管蛋白的一端(正極)組裝較快微管的組裝速度與底物(攜帶GTP的α/β-微管蛋白)的濃度呈正相關(guān)慢快二、微管的組裝與解聚(一)微管的體外組裝與踏車(chē)行為體外組裝的特點(diǎn)：微管蛋白組裝到末端，β-微管蛋白發(fā)揮GTP酶活性(GTP→GDP)當(dāng)組裝體系中結(jié)合GTP的微管蛋白濃度較高，末端的組裝速度大于GTP的水解速度時(shí)：形成結(jié)合GTP的帽子，原纖絲伸直，微管穩(wěn)定延伸當(dāng)末端的組裝速度小于GTP的水解速度時(shí)：水解導(dǎo)致微管蛋白構(gòu)象改變?cè)w絲末端彎曲，微管蛋白二聚體間結(jié)合力下降，容易解聚二、微管的組裝與解聚(一)微管的體外組裝與踏車(chē)行為

由于微管兩端極性不同，組裝時(shí)兩端所需的臨界濃度也不一樣，當(dāng)系統(tǒng)中底物濃度接近正極組裝所需臨界濃度時(shí)，負(fù)極端已在臨界濃度之下，此時(shí)同一根微管上正極組裝延長(zhǎng)，負(fù)極去組裝縮短，當(dāng)延長(zhǎng)速度與縮短速度相同時(shí)，微管長(zhǎng)度保持不變細(xì)胞內(nèi)由于多數(shù)微管的一端與組織中心相連，故較難觀察到踏車(chē)行為(二)影響微管組裝和解聚的因素1、底物濃度2、溫度當(dāng)其他條件均適宜時(shí)，20℃以上有利于微管蛋白亞基的組裝；20℃以下有利于微管蛋白亞基的去組裝3、抑微管裝配蛋白(stathmin)——磷蛋白1個(gè)抑微管裝配蛋白結(jié)合兩個(gè)α/β-微管蛋白，阻礙微管的組裝抑微管裝配蛋白的磷酸化狀態(tài)調(diào)控微管蛋白的組裝：磷酸化——釋放微管蛋白，加快微管組裝；去磷酸化——結(jié)合微管蛋白，減緩微管組裝；(二)影響微管組裝和解聚的因素4、其他因子：中心體、基體等細(xì)胞質(zhì)微管和紡錘體微管起源于中心體纖毛內(nèi)部微管起源于基體5、特異性藥物秋水仙素：與游離微管蛋白結(jié)合，抑制裝配，使微管網(wǎng)絡(luò)解體長(zhǎng)春新堿：與微管蛋白結(jié)合而抑制其生物活性諾考達(dá)唑：抑制裝配紫杉醇：阻止微管解聚，不影響組裝三、微管組織中心微管組織中心(Microtubuleorganizingcenter,MTOC)：活細(xì)胞內(nèi)起始微管的成核作用，并使之延伸的結(jié)構(gòu)，如動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核附近的中心體，纖毛和鞭毛基部的基體以及上皮細(xì)胞頂端面和高爾基體的反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（一）中心體A.中心體微管解聚與重新組裝模式圖。向細(xì)胞培養(yǎng)液加入秋水仙素，或放在冰上處理一段時(shí)間，使細(xì)胞內(nèi)微管解聚。當(dāng)除去藥物，并再放回37℃培養(yǎng)時(shí)可誘導(dǎo)微管重新組裝(微管蛋白組裝和去組裝均發(fā)生在微管正極)。B.體外培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞用0.5μg/mL乙酰甲基秋水仙素處理1h→細(xì)胞內(nèi)微管解聚→正常培養(yǎng)液內(nèi)生長(zhǎng)30s或更長(zhǎng)時(shí)間，用特異性識(shí)別微管蛋白的抗體標(biāo)記，顯示從中心體重新組裝的微管向各個(gè)方向生長(zhǎng)30S中心體的微管成核作用A.中心體結(jié)構(gòu)示意圖，顯示成對(duì)的中心粒以及外周物質(zhì)(PCM);B.中心粒橫切面的電鏡照片，顯示9組微管三聯(lián)體結(jié)構(gòu)呈風(fēng)車(chē)狀排列C.顯示一對(duì)垂直分布的中心粒及其起源于外周物質(zhì)的微管（一）中心體蛋白質(zhì)組裝而成的細(xì)胞器，含有一對(duì)彼此垂直的桶狀中心粒，直徑0.25nm,長(zhǎng)度150-500nm，圍繞在中心粒周?chē)牡鞍踪|(zhì)稱(chēng)為中心粒外周物質(zhì)(Pericentriolarmaterial,PCM)含9組等間距的三聯(lián)體微管，A管完整微管不直接起源于中心粒，而是在中心粒的亞遠(yuǎn)端附屬結(jié)構(gòu)和外周物質(zhì)區(qū)域（一）中心體中心體微管的組裝γ-微管蛋白誘導(dǎo)微管的成核與組裝微管在中心體部位的成核模型：13個(gè)γ-微管蛋白在中心體周質(zhì)中呈螺旋狀排列形成一個(gè)開(kāi)放的環(huán)狀復(fù)合物，直徑24nm，微管組裝時(shí)，游離的α/β-微管蛋白有序的加到γ-微管蛋白構(gòu)成的環(huán)上，且γ-微管蛋白只α-微管蛋白結(jié)合，組裝的微管在靠近中心體的一端為負(fù)極端，位于正極端的是β-微管蛋白EssentialCellBiologyFifthEdition+-秀麗隱桿線蟲(chóng)細(xì)胞（一）中心體細(xì)胞內(nèi)的微管并非都與中心體相連神經(jīng)細(xì)胞軸突內(nèi)，微管正極指向軸突頂端，但大部分微管另一端也在軸突內(nèi)；樹(shù)突中50%微管正極指向胞體小鼠卵母細(xì)胞無(wú)中心體、高等植物細(xì)胞無(wú)中心粒，細(xì)胞仍正常分裂（二）基體和其他微管組織中心基體外圍由9組三聯(lián)體微管構(gòu)成中心粒和基體同源，可相互轉(zhuǎn)變(G0期，中心粒→基體)具有自我復(fù)制的性質(zhì)，S期復(fù)制其他MTOC：高爾基體的反面膜囊區(qū)域和上皮細(xì)胞的頂端面中心體的復(fù)制和成熟（二）基體和其他微管組織中心四、微管的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)微管的穩(wěn)定性與其結(jié)合的細(xì)胞結(jié)構(gòu)組分以及細(xì)胞生理狀態(tài)相關(guān)；細(xì)胞處于正常生長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，組裝與解聚非同步進(jìn)行，動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性通常發(fā)生在正極端，微管末端與細(xì)胞結(jié)構(gòu)結(jié)合后變得相對(duì)穩(wěn)定不同狀態(tài)的微管其穩(wěn)定性差異大：間期細(xì)胞中源于中心體的微管和有絲分裂期的紡錘體微管多處于組裝和解聚的動(dòng)態(tài)平衡中心粒/軸突微管以及鞭毛或纖毛內(nèi)部的軸絲微管相對(duì)穩(wěn)定Figure17–15Microtubulescanbestabilizedbyattachmenttocappingproteins.Anewlyformedmicrotubulewillpersistonlyifbothitsendsareprotectedfromdepolymerization.Incells,theminusendsofmicrotubulesaregenerallyprotectedbytheorganizingcentersfromwhichthemicrotubulesgrow.Theplusendsareinitiallyfreebutcanbestabilizedbybindingtospecificcappingproteins.(A)Here,forexample,anonpolarizedcellisdepictedwithnewmicrotubulesgrowingfromacentrosomeinmanydirections,beforeshrinkingbackrandomly.(B)Ifaplusendhappenstoencounteracappingproteininaspecificregionofthecellcortex,thatmicrotubulewillbestabilized.(CandD)Selectivestabilizationatoneendofthecellwillbiastheorientationofthemicrotubulearray,suchthatanorganizedsystemofmicrotubuleswillbesetupselectivelyinonepartofthecell.四、微管的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)微管末端與細(xì)胞結(jié)構(gòu)結(jié)合后變得相對(duì)穩(wěn)定五、微管結(jié)合蛋白對(duì)微管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)Tau:Inaxon,causeMTstoformtightbundlesMAP2:Indendrites,causeMTstoformlooserbundles微管結(jié)合蛋白(microtubuleassociatedprotein,

MAP)微管結(jié)合結(jié)構(gòu)域：通常帶正電荷，與帶負(fù)電荷的微管表面相互作用，穩(wěn)定微管突出于微管表面的結(jié)構(gòu)域：與相鄰微管或細(xì)胞結(jié)構(gòu)相作用，對(duì)微管網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行調(diào)節(jié)種類(lèi)：MAP1-MAP4、tauMAP2存在于神經(jīng)元的胞體和樹(shù)突，tau存在于軸突，分子結(jié)構(gòu)類(lèi)似，C端含3-4個(gè)微管結(jié)合結(jié)構(gòu)域，N端突出區(qū)域差異較大Nature.1992Dec17;360(6405):674-7.doi:10.1038/360674a0.編碼MAP2和tau的cDNA轉(zhuǎn)染體外培養(yǎng)的Sf9細(xì)胞，原本圓形的細(xì)胞長(zhǎng)出了與神經(jīng)元的樹(shù)突(MAP2)和軸突(tau)類(lèi)似的細(xì)胞突起阿爾茲海默病患者神經(jīng)元內(nèi)，tau蛋白過(guò)度磷酸化使其從微管上解離下來(lái)，形成神經(jīng)元纖維纏結(jié)，微管穩(wěn)定性降低

，結(jié)構(gòu)紊亂，依賴(lài)于微管的物質(zhì)運(yùn)輸系統(tǒng)受損，神經(jīng)元死亡五、微管結(jié)合蛋白對(duì)微管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)水解ATP，切割微管，將微管從MTOC釋放，參與有絲分裂、減數(shù)分裂中紡錘體微管的快速解聚六、微管對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的組織作用微管與細(xì)胞器的分布、細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生與維持有很大的關(guān)系，如秋水仙素處理細(xì)胞，變圓，ER回縮到細(xì)胞核附近，高爾基體分散成小泡物質(zhì)沿著微管定向轉(zhuǎn)移為細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器和生物大分子的不對(duì)稱(chēng)分布提供了可能

Theplacementoforganelles

七、細(xì)胞內(nèi)依賴(lài)于微管的物質(zhì)運(yùn)輸依賴(lài)微管的馬達(dá)蛋白：驅(qū)動(dòng)蛋白(kinesin)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白(cytoplasmicdynein)將儲(chǔ)存于ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，沿微管運(yùn)輸貨物1、驅(qū)動(dòng)蛋白的分子結(jié)構(gòu)及其功能運(yùn)載膜性細(xì)胞器沿微管向軸突末梢移動(dòng)2條重鏈(Kinesinheavychain,KHC)：具有馬達(dá)結(jié)構(gòu)域球形，直徑10nm，具有ATP結(jié)合位點(diǎn)和微管結(jié)合位點(diǎn)2條輕鏈(Kinesinlightchain,KLC)：與重鏈尾部結(jié)合、具有貨物結(jié)合功能（扇形）圖8-27驅(qū)動(dòng)蛋白分子重鏈和輕鏈結(jié)構(gòu)模式圖驅(qū)動(dòng)蛋白是由兩條重鏈和二條輕鏈構(gòu)成的異源四聚體。球狀的馬達(dá)結(jié)構(gòu)域位于左側(cè)(重鏈的N端),從左向右分別是連接馬達(dá)結(jié)構(gòu)域的頸部,桿狀區(qū)和由重鏈的C端及輕鏈構(gòu)成的扇形尾部Kinesin-1，魷魚(yú)軸突驅(qū)動(dòng)蛋白驅(qū)動(dòng)蛋白超家族(kinesinsuperfamilyproteins,KIFs)根據(jù)驅(qū)動(dòng)蛋白馬達(dá)結(jié)構(gòu)域系統(tǒng)演化信息和功能特征，驅(qū)動(dòng)蛋白超家族分為14個(gè)蛋白家族和未分組的“orphankinesin”(表8-1)1、驅(qū)動(dòng)蛋白的分子結(jié)構(gòu)及其功能驅(qū)動(dòng)蛋白行為與馬達(dá)結(jié)構(gòu)域在多肽鏈中的位置有關(guān)：N-驅(qū)動(dòng)蛋白：馬達(dá)結(jié)構(gòu)域在肽鏈N端，從MT的負(fù)極向正極移動(dòng)M-驅(qū)動(dòng)蛋白：馬達(dá)結(jié)構(gòu)域位于多肽鏈中部，結(jié)合在MT正極或負(fù)極端，使微管處于不穩(wěn)定狀態(tài)C-驅(qū)動(dòng)蛋白：馬達(dá)結(jié)構(gòu)域位于肽鏈C端，從微管的正極向負(fù)極移動(dòng)2、驅(qū)動(dòng)蛋白沿微管運(yùn)動(dòng)的分子機(jī)制驅(qū)動(dòng)蛋白的馬達(dá)結(jié)構(gòu)域上兩個(gè)重要的功能位點(diǎn)：ATP結(jié)合位點(diǎn)和微管結(jié)合位點(diǎn)驅(qū)動(dòng)蛋白的運(yùn)動(dòng)主要涉及發(fā)生在兩個(gè)馬達(dá)結(jié)構(gòu)域上ATP的結(jié)合、水解和ADP釋放以及與自身構(gòu)象變化相偶聯(lián)等機(jī)械化學(xué)循環(huán)過(guò)程/content/303/5658/676/F1.large.jpg2、驅(qū)動(dòng)蛋白沿微管運(yùn)動(dòng)的分子機(jī)制“步行”模型和“尺蠖”爬行模型8nm8nm8nm16nm“步行”模型驅(qū)動(dòng)蛋白的兩個(gè)球狀頭部交替向前，每水解一個(gè)ATP分子，落在后面的那個(gè)將移動(dòng)兩倍的步距(16nm)，而原來(lái)領(lǐng)先的那個(gè)頭部則在下一個(gè)循環(huán)時(shí)再向前移動(dòng)一半以上的時(shí)間與微管處于結(jié)合狀態(tài)→持續(xù)移動(dòng)/content/303/5658/676/F1.large.jpg2、驅(qū)動(dòng)蛋白沿微管運(yùn)動(dòng)的分子機(jī)制“步行”模型和“尺蠖”爬行模型8nm8nm8nm16nm“尺蠖”爬行模型：驅(qū)動(dòng)蛋白兩個(gè)球狀中的一個(gè)始終在前，另一個(gè)永遠(yuǎn)在后，每步移動(dòng)8nm(二)細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白及其功能動(dòng)力蛋白超家族：細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白軸絲動(dòng)力蛋白(鞭毛或纖毛動(dòng)力蛋白)重鏈具有ATP結(jié)合部位和微管結(jié)合部位，使其沿微管移動(dòng)動(dòng)力蛋白是已知馬達(dá)蛋白中最大，移動(dòng)速度最快的成員(二)細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白及其功能細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白：分子量接近1500kDa2條重鏈：具有ATP結(jié)合部位和微管結(jié)合部位，使其沿微管移動(dòng)2條中間鏈，4條中間輕鏈(二)細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白及其功能細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白：與動(dòng)力蛋白激活蛋白(dynactin)復(fù)合體密切相關(guān)，動(dòng)力蛋白激活蛋白調(diào)節(jié)動(dòng)力蛋白的活性及其與貨物結(jié)合的能力重鏈家族中的兩個(gè)成員Dync1h1：擔(dān)負(fù)向微管負(fù)極端運(yùn)送貨物的能力Dync1h2：在鞭毛內(nèi)的反向轉(zhuǎn)運(yùn)中起作用細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白被認(rèn)為與內(nèi)體/溶酶體、高爾基體及其他一些膜泡的運(yùn)輸，動(dòng)粒和有絲分裂紡錘體的定位，以及細(xì)胞分裂后期染色體的分離等事件密切相關(guān)(二)細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白及其功能軸絲動(dòng)力蛋白(axonemaldynein)，種類(lèi)多，根據(jù)在軸絲上的位置，分為：內(nèi)側(cè)動(dòng)力蛋白臂：具有2個(gè)或3個(gè)馬達(dá)結(jié)構(gòu)域外側(cè)動(dòng)力蛋白臂：已知7個(gè)外側(cè)動(dòng)力蛋白臂中有1個(gè)含2個(gè)馬達(dá)結(jié)構(gòu)域，6個(gè)只有1個(gè)馬達(dá)結(jié)構(gòu)域/content/12/suppl_1/R27/F1.expansion八、纖毛和鞭毛的結(jié)構(gòu)與功能/carterp/Courses/bio225/chap04/04-23_EukaFlagCilia_1.jpgEukaryoticflagellaandcilia

纖毛(cilia)和鞭毛(flagella)是突出于細(xì)胞表面的、高度特化的細(xì)胞結(jié)構(gòu)(一)纖毛的結(jié)構(gòu)及組裝1、纖毛的結(jié)構(gòu)外部是由細(xì)胞質(zhì)膜特化而成的纖毛膜，內(nèi)部是由微管及其附屬蛋白組裝而成的軸絲，軸絲從基體出發(fā)，正極端直達(dá)纖毛頂端軸絲微管排列的3種模式：9+2型：軸絲外圍是9組二聯(lián)體微管，中間2根由中央鞘包圍的中央微管，動(dòng)纖毛9+0型：無(wú)中央微管，不動(dòng)纖毛，構(gòu)成感受器的基礎(chǔ)(原生纖毛）9+4型：中央4根單體微管(少)基體外圍含有9組三聯(lián)體微管，沒(méi)有中央微管，呈“9+0”排列(一)纖毛的結(jié)構(gòu)及組裝1、纖毛的結(jié)構(gòu)A管完整，13個(gè)亞基，B管10個(gè)亞基中央鞘與A管通過(guò)放射輻相連二聯(lián)體間通過(guò)連接蛋白相連A管伸出兩條動(dòng)力蛋白臂，位于軸絲內(nèi)外兩側(cè)放射輻外側(cè)動(dòng)力蛋白臂內(nèi)側(cè)動(dòng)力蛋白臂連接蛋白中央鞘中央微管纖毛膜2、纖毛的組裝起始于基體，細(xì)胞周期運(yùn)行中，基體和中心粒主體結(jié)構(gòu)可通用，纖毛在細(xì)胞進(jìn)入G1或G0期開(kāi)始形成，進(jìn)入S期前解體在鞭毛內(nèi)運(yùn)輸(intraflagellartranspot,IFT)復(fù)合體的介導(dǎo)下，原生鞭毛進(jìn)一步裝配并延長(zhǎng)原生纖毛的形成分為4個(gè)階段：母中心粒遠(yuǎn)端附屬結(jié)構(gòu)招募高爾基體膜泡，包裹在母中心粒的頂端，形成中心粒膜泡(centriolarvesicle,CV)母中心粒微管延伸，獲取成為基體所需的附屬結(jié)構(gòu)，初生軸絲顯現(xiàn)，新膜泡加入，中心粒膜泡變大，成為次級(jí)中心粒膜泡(secondarycentriolarvesicle,SCV)母中心粒隨同次級(jí)中心粒膜泡向質(zhì)膜遷移，錨定在質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的纖毛組裝位點(diǎn)，次級(jí)中心粒膜泡與質(zhì)膜融合形成杯狀結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為纖毛項(xiàng)鏈2、纖毛的組裝鞭毛內(nèi)運(yùn)輸(intraflagellartranspot,IFT)復(fù)合體位于二聯(lián)體微管和纖毛膜之間的雙向運(yùn)輸系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)蛋白2將IFT復(fù)合體B從基部運(yùn)輸?shù)巾敳縿?dòng)力蛋白2將IFT復(fù)合物A運(yùn)回胞體（二）纖毛或鞭毛的運(yùn)動(dòng)機(jī)制纖毛運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)是軸絲動(dòng)力蛋白介導(dǎo)的相鄰二聯(lián)體微管間的滑動(dòng)從一個(gè)外周二聯(lián)體微管的A管伸出的動(dòng)力蛋白的馬達(dá)結(jié)構(gòu)域在相鄰二聯(lián)體的B管上行走，導(dǎo)致二聯(lián)體之間產(chǎn)生滑動(dòng)實(shí)驗(yàn)：改變pH→鞭毛脫落→去垢劑去除表面膜結(jié)構(gòu)→蛋白酶破壞連接蛋白→相鄰二聯(lián)體微管靠動(dòng)力蛋白聯(lián)系→加ATP（二）纖毛或鞭毛的運(yùn)動(dòng)機(jī)制完整的纖毛或鞭毛內(nèi)部，多種輔助蛋白將微管橫向連成一體，相鄰二聯(lián)體微管間的滑動(dòng)受到整體性的阻礙→纖毛動(dòng)力蛋白的行走產(chǎn)生的動(dòng)力轉(zhuǎn)化成纖毛的局部彎曲運(yùn)動(dòng)彎曲首先發(fā)生在基部?jī)?nèi)側(cè)動(dòng)力蛋白臂與彎曲有關(guān)，決定彎曲波形的大小和形態(tài)外側(cè)動(dòng)力蛋白臂與拍打的力量和頻率有關(guān)（三）纖毛的功能運(yùn)動(dòng)裝置：覓食或應(yīng)答環(huán)境的變化動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞或器官表面纖毛的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)影響軀體各器官正常分布Kif3A和Kif3B基因敲除鼠發(fā)育過(guò)程中左右體軸形成不全(正常小鼠胚胎結(jié)細(xì)胞的纖毛呈渦旋運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生左旋液流，打破小鼠胚胎發(fā)育過(guò)程中的對(duì)稱(chēng)性)感受裝置：接受或傳遞外界物理或化學(xué)信號(hào)刺激，參與信號(hào)調(diào)控，影響細(xì)胞生理狀態(tài)或組織器官發(fā)育物理感受器：腎上皮細(xì)胞原生纖毛感受液體的流動(dòng)而起始胞內(nèi)鈣信號(hào)通路化學(xué)感受器：光感受和嗅覺(jué)參與發(fā)育過(guò)程中的Hedgehog和Wnt信號(hào)通路九、紡錘體和染色體運(yùn)動(dòng)紡錘體微管隨細(xì)胞分裂周期解聚和組裝，間期(解聚)→前期(組裝)九、紡錘體和染色體運(yùn)動(dòng)紡錘體微管包括動(dòng)粒微管、極微管和星體微管動(dòng)粒微管：連接染色體動(dòng)粒與兩極中心體極微管：從兩極出發(fā)，在紡錘體中部赤道區(qū)交錯(cuò)重疊星體微管：從中心體向周?chē)瘦椛錉罘植季拧⒓忓N體和染色體運(yùn)動(dòng)動(dòng)粒微管與動(dòng)粒之間的滑動(dòng)主要是靠結(jié)合在動(dòng)粒部位的驅(qū)動(dòng)蛋白13家族的成員和細(xì)胞質(zhì)動(dòng)力蛋白沿微管的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成雙極驅(qū)動(dòng)蛋白四聚體分布于兩條重疊的、極性相反的極微管之間，沿微管向正極運(yùn)動(dòng)時(shí)，紡錘體兩極間的距離延長(zhǎng)中間絲又稱(chēng)中間纖維(internediatefilament,IF)，直徑10nm，粗細(xì)介于肌細(xì)胞的粗肌絲和細(xì)肌絲之間，存在于絕大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞質(zhì)中間絲通常圍繞細(xì)胞核開(kāi)始組裝，并伸展到細(xì)胞邊緣與細(xì)胞質(zhì)膜上的細(xì)胞連接如橋粒、半橋粒等結(jié)構(gòu)相連圖8-36

HeLa細(xì)胞內(nèi)的中間絲A.經(jīng)非離子去垢劑處理和高鹽緩沖液抽提后的細(xì)胞質(zhì)中間絲網(wǎng)絡(luò)的電鏡照片;B.免疫熒光染色顯示細(xì)胞質(zhì)中間絲的分布穩(wěn)定性?xún)?yōu)于微管和微絲不是所有真核細(xì)胞所必需的組分，植物無(wú)相關(guān)編碼基因一、中間絲的主要類(lèi)型和組成成分IFproteinsaretissue-specific通常一種細(xì)胞含有一種中間纖維，少數(shù)含2種以上腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移后仍保留源細(xì)胞的IF不同組織來(lái)源的細(xì)胞表達(dá)不同類(lèi)型的中間絲蛋白，區(qū)分細(xì)胞類(lèi)型的身份證證明癌癥的原發(fā)組織一、中間絲的主要類(lèi)型和組成成分根據(jù)中間絲蛋白的aa序列、基因結(jié)構(gòu)、組裝特性以及在發(fā)育過(guò)程的組織特異性表達(dá)模式等可分為6種主要類(lèi)型：Ⅰ型(酸性)和Ⅱ型(堿、中性)角蛋白，上皮細(xì)胞，異源二聚體Ⅲ型：波形蛋白、結(jié)蛋白、微管成束蛋白、膠質(zhì)絲酸性蛋白，外周蛋白，同源多聚體(肌、星形膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元)Ⅳ型：神經(jīng)絲蛋白(NF-L,M,H)，α-絲聯(lián)蛋白，神經(jīng)上皮干細(xì)胞蛋白，聯(lián)絲蛋白α（神經(jīng)系統(tǒng)，肌細(xì)胞）Ⅴ型：核纖層蛋白A/C和核纖層蛋白B1、B2(細(xì)胞核)Ⅵ型：晶狀體蛋白和晶狀體絲蛋白(晶狀體)分類(lèi)一、中間絲的主要類(lèi)型和組成成分結(jié)構(gòu)不同種類(lèi)的中間絲蛋白有非常相似的二級(jí)結(jié)構(gòu)細(xì)胞質(zhì)中間絲中部有一段約310個(gè)aa組成的高度保守的桿狀區(qū)長(zhǎng)度47nm，3個(gè)β片層劃分4個(gè)卷曲螺旋區(qū)(1A,1B,2A,2B)，每段卷曲螺旋按7個(gè)aa一組(a-g)重復(fù)排列，a和d親水，螺旋形成疏水性溝槽，利于組裝高度多變的頭部和尾部，參與中間絲的組裝二、中間絲的組裝與表達(dá)中間絲蛋白在合適的緩沖體系中能自組裝成10nm的絲狀結(jié)構(gòu)兩個(gè)單體的桿狀區(qū)以平行排列的方式形成雙股螺旋的二聚體(有極性)兩個(gè)二聚體以反向平行和半分子交錯(cuò)的形式組裝成四聚體，是中間絲組裝的最小結(jié)構(gòu)單位，無(wú)極性最后組裝成橫截面為32個(gè)中間絲蛋白分子、長(zhǎng)度不等的中間絲二、中間絲的組裝與表達(dá)中間絲組裝與解聚的特點(diǎn)不需要ATP、GTP提供能量沒(méi)有踏車(chē)行為中間絲蛋白可在已存在的中間絲的多個(gè)位點(diǎn)加入細(xì)胞內(nèi)新的中間絲蛋白可以通過(guò)交換的方式參入到原有的纖維中間絲的解聚和重新組裝過(guò)程與中間絲蛋白亞基的磷酸化和去磷酸化有關(guān)(磷酸化→解體)細(xì)胞分化過(guò)程中，中間絲的類(lèi)型隨細(xì)胞分化過(guò)程而變化(神經(jīng)外胚層發(fā)育：角蛋白→波形蛋白→神經(jīng)上皮干細(xì)胞蛋白)，通過(guò)交換方式發(fā)生蛋白改變?nèi)⒅虚g絲與其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)的聯(lián)系

中間絲在胞質(zhì)中組裝成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與細(xì)胞質(zhì)膜上特定的部位(如橋粒)連接，然后通過(guò)一些跨膜蛋白(如鈣黏蛋白和整聯(lián)蛋白)與細(xì)胞外基質(zhì)，甚至是相鄰細(xì)胞的中間絲間接相連三、中間絲與其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)的聯(lián)系核纖層：由Ⅴ型中間絲蛋白組裝而成，在核膜內(nèi)側(cè)呈正交網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，與內(nèi)層核膜上的核纖層蛋白受體相連，成為核膜的重要支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)為染色質(zhì)提供錨定位點(diǎn)細(xì)胞分裂前期，核纖層解體，核纖層蛋白A以可溶性單體存在，核纖層蛋白B與核膜解體后形成的核膜小泡結(jié)合核纖層解體與重新組裝與蛋白磷酸化和去磷酸化相關(guān)，核纖層蛋白B磷酸化→解體Defectsinanuclearlamincancausearareclassofprematureagingdisorderscalledprogeria(兒童的早衰癥).(A)Inanormalcell,theproteinlaminA(green)isassembledintoauniformnuclearlaminainsidethenuclearenvelope.(B)InacellwithalaminAmutantthatisfoundinpatientswithprogeria,thenuclearlaminaisdefective,resultinginstructuraldefectsinthenuclearenvelope.(C)Childrenwithprogeriabegintoshowfeaturesofadvancedagingearlyinlife.核纖層蛋白A異?？蓪?dǎo)致脂肪代謝障礙，外周神經(jīng)退化，并出現(xiàn)早衰三、中間絲與其他細(xì)胞結(jié)構(gòu)的聯(lián)系

中間絲通過(guò)橋粒將上皮組織中的各個(gè)細(xì)胞連成一體，以分散皮膚所受外力作用，相關(guān)基因變異導(dǎo)致中間絲組裝異常，影響細(xì)胞之間的相互作用，如角蛋白基因變異導(dǎo)致的單純大皰性表皮松懈癥Figure17–6Amutantfo