第九章细胞骨架第三节中间纤维中间纤维（intermediatefilaments，IF）直径10Onm左右，介于微丝和微管之间。与微管不同的是中间纤维是最稳定的细胞骨架成分，它主要起支撑作用。中间纤维在细胞中围绕着细胞核分布，成束成网，并扩展到细胞质膜，与质膜相连结。一、类型IF是一类形态上非常相似，而化学组成上有明显差异的蛋白质，成分比微丝和微管都复杂，可根据组织来源的免疫原性分为5类(图9-25)：角蛋白（keratin）、结蛋白（desmin）、胶质原纤维酸性蛋白（glialfibrillaryacidicprotein）、波形纤维蛋白（vimentin）、神经纤丝蛋白（neurofilamentprotein)，此外细胞核中的核纤肽（lamin）也是一种中间纤维。中间纤维具有组织特异性，不同类型细胞含有不同IF蛋白质。肿瘤细胞转移后仍保留源细胞的IF，因此可用IF抗体来鉴定肿瘤的来源。如乳腺癌和胃肠道癌，含有角蛋白，因此可断定它来源于上皮组织。大多数细胞中含有一种中间纤维，但也有少数细胞含有2种以上，如骨骼肌细胞含有结蛋白和波形蛋白。c-helical rod domainaminoterminuscarboxylterminuskeratinsvimentinneurofilament proteinsnuclearlaminsregions containingheptadrepeats图9-25几种中间纤维的模式图（一）角蛋白分子量约40~70KD，出现在表皮细胞中，在人类上皮细胞中有20多种不同的角蛋白，分为a和β两类。β角蛋白又称胞质角蛋白（cyto-keratin），分布于体表、体腔的上皮细胞中。a角蛋白为头发、指甲等坚韧结构所具有。根据组成氨基酸的不同，亦可将角蛋白分为：酸性角蛋白（I型）和中性或碱性角蛋白（II型），角蛋白组装时必须由I型和I型以1：1的比例混合组成异二聚体，才能进一步形成中间纤
第九章 细胞骨架 第三节 中间纤维 中间纤维（intermediate filaments，IF）直径 10nm 左右，介于微丝和微管之间。与微管不同 的是中间纤维是最稳定的细胞骨架成分，它主要起支撑作用。中间纤维在细胞中围绕着细胞核分 布，成束成网，并扩展到细胞质膜，与质膜相连结。 一、类型 IF 是一类形态上非常相似，而化学组成上有明显差异的蛋白质，成分比微丝和微管都复杂， 可根据组织来源的免疫原性分为 5 类(图 9-25)：角蛋白（keratin）、结蛋白（desmin）、胶质原纤 维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein）、波形纤维蛋白（vimentin）、神经纤丝蛋白(neurofilament protein)，此外细胞核中的核纤肽（lamin）也是一种中间纤维。 中间纤维具有组织特异性，不同类型细胞含有不同 IF 蛋白质。肿瘤细胞转移后仍保留源细 胞的 IF，因此可用 IF 抗体来鉴定肿瘤的来源。如乳腺癌和胃肠道癌，含有角蛋白，因此可断定 它来源于上皮组织。大多数细胞中含有一种中间纤维，但也有少数细胞含有 2 种以上，如骨骼肌 细胞含有结蛋白和波形蛋白。 图 9-25 几种中间纤维的模式图 （一）角蛋白 分子量约 40~70KD，出现在表皮细胞中，在人类上皮细胞中有 20 多种不同的角蛋白，分为 α和β两类。β角蛋白又称胞质角蛋白（cyto-keratin），分布于体表、体腔的上皮细胞中。α角蛋 白为头发、指甲等坚韧结构所具有。 根据组成氨基酸的不同，亦可将角蛋白分为：酸性角蛋白（I 型）和中性或碱性角蛋白（II 型），角蛋白组装时必须由 I 型和 II 型以 1：1 的比例混合组成异二聚体，才能进一步形成中间纤
维。（二）结蛋白又称骨骼蛋白skeletin，分子量约52KD，存在于肌肉细胞中，它的主要功能是使肌纤维连在一起。（三）胶质原纤维酸性蛋白又称胶质原纤维glialfilament，分子量约50KD，存在于星形神经胶质细胞和周围神经的许旺细胞。它主要起支撑作用。（四）波形纤维蛋白分子量约53KD，广泛存在于间充质细胞及中胚层来源的细胞中，波形蛋白一端与核膜相连，另一端与细胞表面处的桥粒或半桥粒相连，将细胞核和细胞器维持在特定的空间。（五）神经纤丝蛋白是由三种分子量不同的多肽组成的异聚体，三种多肽是NF-L（loW，60~70KD），NF-M（medium，105~110KD），NF-H（heavy，135-150KD）神经纤丝蛋白的功能是提供弹性使神经纤维易于伸展和防止断裂。二、结构中间纤维蛋白分子由一个310个氨基酸残基形成的α螺旋杆状区，以及两端非螺旋化的球形头（N端）尾（C端）部构成。杆状区是高度保守的，由螺旋1和螺旋2构成，每个螺旋区还分为A、B两个亚区，它们之间由非螺旋式的连结区连结在一起（图9-26）。头部和尾部的氨基序列在不同类型的中间纤维中变化较大，可进一步分为①H亚区：同源区：②V亚区：可变区：E亚区：末端区。LL2L1202A1B1A2BCOOHH2N—图9-26中间纤维的通用结构图IF的装配过程与MT、MF相比较为复杂。根据X衍射，电镜观察和体外装配的实验结果推测，中间纤维的装配过程如下（图9-27）：①两个单体，形成两股超螺旋二聚体（角蛋白为异二聚体）；②两个二聚体反向平行组装成四聚体，三个四聚体长向连成原丝：③两个原丝组成原纤维：④4根原纤维组成中间纤维
维。 （二）结蛋白 又称骨骼蛋白 skeletin，分子量约 52KD，存在于肌肉细胞中，它的主要功能是使肌纤维连 在一起。 （三）胶质原纤维酸性蛋白 又称胶质原纤维 glial filament，分子量约 50KD，存在于星形神经胶质细胞和周围神经的许 旺细胞。它主要起支撑作用。 （四）波形纤维蛋白 分子量约 53KD，广泛存在于间充质细胞及中胚层来源的细胞中，波形蛋白一端与核膜相连， 另一端与细胞表面处的桥粒或半桥粒相连，将细胞核和细胞器维持在特定的空间。 （五）神经纤丝蛋白 是由三种分子量不同的多肽组成的异聚体，三种多肽是 NF-L（low，60~70KD），NF-M （medium ，105~110KD），NF-H（heavy， 135-150KD）神经纤丝蛋白的功能是提供弹性使神 经纤维易于伸展和防止断裂。 二、结构 中间纤维蛋白分子由一个 310 个氨基酸残基形成的α螺旋杆状区，以及两端非螺旋化的球 形头（N 端）尾（C 端）部构成。 杆状区是高度保守的，由螺旋 1 和螺旋 2 构成，每个螺旋区还分为 A、B 两个亚区，它们 之间由非螺旋式的连结区连结在一起（图 9-26）。 头部和尾部的氨基序列在不同类型的中间纤维中变化较大，可进一步分为①H 亚区：同源 区；②V 亚区：可变区；③E 亚区：末端区。 图 9-26 中间纤维的通用结构图 IF 的装配过程与 MT、MF 相比较为复杂。根据 X 衍射，电镜观察和体外装配的实验结果 推测，中间纤维的装配过程如下（图 9-27）： ①两个单体，形成两股超螺旋二聚体（角蛋白为异二聚体）； ②两个二聚体反向平行组装成四聚体，三个四聚体长向连成原丝； ③两个原丝组成原纤维； ④4 根原纤维组成中间纤维
RCCentral roddomainNS8PolypeptideHeadTailCoiled-coilC1NDimerNoTetramerProtofilamentFilament2000AMPSrawerAssociates,ln图9-27中间纤维的组装由于IF是由反向平行的螺旋组成的，所以和微丝微管不同的是，它没有极性。另外，细胞内的中间纤维蛋白绝大部分组装成中间纤维，而不象微丝和微管哪样存在蛋白库，仅约50%左右的处于装配状态。再者IF的装配与温度和蛋白浓度无关，不需要ATP或GTP。三、IF的结合蛋白中间纤维的结合蛋白（intermediatefilamentassociatedprotein，IFAP）的功能是使中间纤维交联成束、成网，并把中间纤维交联到质膜或其它骨架成分上，已知的IFAPs约15种左右，分别与特定的中间纤维结合，如：flanggrin使角蛋白交联成束。Plectin将波形蛋白纤维与微管交联在一起。Ankyrin把结蛋白纤维与质膜连在一起。IFAPs的共同特点是：①具有中间纤维特异性。②表达有细胞专一性。③不同的IFAP可存在于同一细胞中与不同的中间纤维组织状态相联系。④在细胞中某些IFAP的表达与细胞的功能和发育状态有关
图 9-27 中间纤维的组装 由于 IF 是由反向平行的α螺旋组成的，所以和微丝微管不同的是，它没有极性。另外， 细胞内的中间纤维蛋白绝大部分组装成中间纤维，而不象微丝和微管哪样存在蛋白库，仅约 50%左右的处于装配状态。再者 IF 的装配与温度和蛋白浓度无关，不需要 ATP 或 GTP。 三、IF 的结合蛋白 中间纤维的结合蛋白（intermediate filament associated protein，IFAP）的功能是使中间纤维 交联成束、成网，并把中间纤维交联到质膜或其它骨架成分上，已知的 IFAPs 约 15 种左右，分 别与特定的中间纤维结合，如： flanggrin 使角蛋白交联成束。 Plectin 将波形蛋白纤维与微管交联在一起。 Ankyrin 把结蛋白纤维与质膜连在一起。 IFAPs 的共同特点是：①具有中间纤维特异性。②表达有细胞专一性。③不同的 IFAP 可存在 于同一细胞中与不同的中间纤维组织状态相联系。④在细胞中某些 IFAP 的表达与细胞的功能和 发育状态有关
表1.胞质骨架三种组分的比较微丝微管中间纤维单体球蛋白杆状蛋白αβ球蛋白无GTP结合核苷酸ATP纤维直径~7nm~25nm10nm结构双链螺旋13根源纤丝组成空心8个4聚体或4个8聚体组管状纤维成的空心管状纤维有无极性有无无有组织特异性有有无蛋白库有有无踏车形为无动力结合蛋白肌球蛋白动力蛋白，驱动蛋白特异性药物细胞松驰素、秋水仙素、长春花碱、紫杉酚鬼笔环肽
表 1. 胞质骨架三种组分的比较 微丝 微管 中间纤维 单体 球蛋白 αβ 球蛋白 杆状蛋白 结合核苷酸 ATP GTP 无 纤维直径 ~7nm ~25nm 10nm 结构 双链螺旋 13 根源纤丝组成空心 管状纤维 8 个 4 聚体或 4 个 8 聚体组 成的空心管状纤维 极性 有 有 无 组织特异性 无 无 有 蛋白库 有 有 无 踏车形为 有 有 无 动力结合蛋白 肌球蛋白 动力蛋白，驱动蛋白 无 特异性药物 细胞松驰素、 鬼笔环肽 秋水仙素、长春花碱、 紫杉酚