第三节 中间纤维

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中间纤维 (Intermediatefilaments，IFs)是人体细胞内除微丝和微管外的另一种 主要细胞骨架类型，因其平均直径 (１０nm)介于最细的微丝 (７nm)和最粗的微管 (２５nm)之间而得名。中间纤维由一组结构相似的丝状蛋白质组成。不同于其他两种 类型的细胞骨架仅分布于细胞质内的特点，中间纤维既分布于细胞质，也分布于细胞 核内的核纤层 (图６Ｇ３Ｇ１)。

图６Ｇ３Ｇ１  中间纤维与其他两种类型细胞骨架的对比

一、 中间纤维的类型、 结构与装配 (一) 中间纤维的类型和结构 目前发现有超过７０个基因编码组成中间纤维的丝状蛋白质单体，它们根据细胞类 型的不同，组合集结成直径为１０nm 的绳索状的中间纤维。构成中间纤维的丝状蛋白单 体有共同的结构特征，中央是氨基酸顺序非常保守的α－螺旋杆状区 (约３１０个残基)， 两端是球形的头部 (N－端)和尾部 (C－端)(图６Ｇ３Ｇ２)。丝状蛋白单体在分子量和性 质上的差别，几乎完全在于其头部和尾部的多样性。根据结构及氨基酸序列的相似程 度，这些丝状蛋白质被区分为Ⅰ~Ⅴ五种类型，其中Ⅰ~Ⅳ型均分布于细胞质内，而 Ⅴ型则分布于细胞核内 (表６Ｇ３Ｇ１)

中间纤维蛋白单体结构模型

组成中间纤维的蛋白质分类、大小及细胞定位

(二) 中间纤维的装配 中间纤维的组装起始于两条丝状蛋白平行方向 (两条肽链的 N－末端在同一端) 互相缠绕，形成一个超螺旋二聚体，然后两个超螺旋二聚体再反平行 (两个二聚体的 N－末端在相反一端)互相缠绕，形成超螺旋四聚体。这种反平行的结合方式提示中间 纤维是非极化的结构，不同于微丝或微管结构分正、负端的极化特点。最后，大约八 个超螺旋四聚体再缠绕集结成绳索状的中间纤维 (图６Ｇ３Ｇ３)。中间纤维比微丝或微管更 加稳定，所以其组装过程不存在像其他两种细胞骨架聚合过程中的动态变化特点。但 是，细胞内中间纤维的组装和解散会受到组成此类型细胞骨架的丝状蛋白质磷酸化和 去磷酸化的调节。比如，在细胞有丝分裂过程中，核纤层的瓦解起源于核纤层蛋白的 磷酸化。

图６Ｇ３Ｇ３ 中间纤维的装配模型

二、 中间纤维的功能 中间纤维相较于其他两种类型的细胞骨架，具有更强的抗压能力，它们在细胞质 中与微丝、微管相连，编织成网格结构，支撑细胞形态，也有助于维持细胞器 (线粒 体、高尔基体)和细胞核在细胞内的定位。在构成皮肤、黏膜的上皮细胞之间及细胞 与细胞外基质之间，中间纤维参与形成桥粒 (Desmosomes)和半桥粒 (Hemidesmo-somes)的连接结构，赋予了上皮组织极强的抗牵拉能力，使组织在压力下伸展时能够保证细胞形态的完整性和组织的连续性。中间纤维在神经细胞的轴突中，与微管相互 结合，支撑其形成的神经递质的运输管道。在非神经元细胞中，中间纤维则可参与基 因转录产物 mRNA 在细胞内的运输。与其他两种类型的细胞骨架类似，中间纤维也可 参与细胞内的信号传递。近些年对胚胎发育，尤其是神经系统发育的研究发现，巢蛋 白、神经丝蛋白在发育的不同阶段表达，提示了由这些蛋白集结形成的中间纤维可能 参与细胞的分化过程。