第二节　核基质

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核基质(nuclearmatrix)，也称为核骨架(nuclearskeleton)，是真核细胞间期核内除去核膜、染色质与核仁以外的一个由纤维蛋白构成的网络结构。这种网络结构是由R.Berezney和D.S.Coffey于1974年在研究大鼠肝细胞核亚微结构时发现的。先用核酸酶消化，再用低盐和高盐缓冲液处理，后用去污剂洗涤，除去DNA、RNA和组蛋白等成分，得到的一个以纤维蛋白为主的纤维网架结构。由于其基本形态与细胞质

中的细胞骨架相似，并有一定的联系，故称为核骨架。核骨架分布于整个核空间，纤维交错排列，是一种动态结构，可以随着生理及病理状态的不同发生可逆的变化。

一、核基质的形态结构与化学组成

核基质是充满整个核空间的三维蛋白网架，由粗细不等、直径为3~30nm的纤维组成，纤维单体直径为3~4nm。它与核纤层、核孔复合体相互连接，将染色质和核仁网络其中。核基质、核纤层和中间纤维三者相互联系，形成一个贯穿于核质间的网络系统。这一系统较微管、微丝更具稳定性。

核基质的主要成分是核糖核蛋白(RNP)，多为纤维蛋白，分子量在40000~60000，含量占90％以上，也含有少量DNA和RNA。组成核基质的蛋白质成分较复杂，有200余种，其中主要为含硫蛋白，其二硫键具有维持核骨架结构完整性的作用。核骨架蛋白可分为两类：①核基质蛋白：是各类细胞共有的蛋白成分。②功能性的核基质结合蛋白：其组成与细胞类型、分化状态、生理及病理状态有关。核骨架DNA含量占核DNA总量的1％~2％，为小片段双链DNA，长度在2~22kb，其与核骨架紧

密结合并受到核基质蛋白质的保护，免受DNase的破坏。少量的RNA对于维持核基质三维网络结构的完整性是必要的。

二、核基质的功能

核基质是细胞核内一个非常重要的纤维网络结构，与很多重要的生命活动密切相关。它不仅可以维持细胞核的形态，而且在染色体组装、DNA复制和RNA合成以及细胞分裂、分化等一系列生命活动中发挥重要的附着或支撑作用。

(一)参与染色体的组装和核膜的重建

       DNA袢环是染色质DNA高级结构的基本单位，染色质DNA是以袢环的形式锚定在染色体骨架上的。现在一般认为核基质(核骨架)与染色体骨架为同一类物质，而30nm的染色质纤维就是结合在核基质上，形成放射环状结构，在分裂期进一步包装成在光学显微镜下观察到的染色体。核基质对核内DNA的空间构型起着维系和支架的作用，参与DNA超螺旋化的稳定和高度有序化的过程。

       核基质参与有丝分裂后期核膜的重建过程。核膜重建过程中需要核基质相关蛋白AKAP149与PP１的结合，通过调节核膜上PP１的活性，参与核膜的重新组装，而阻止二者结合就会抑制核膜重建。AKAP是一类附着在核基质上的核基质相关蛋白，目前已经发现的AKAP成员有近200个，它们可以与cAMP依赖的PKA的调节亚基二聚体(RII)结合，也可以与DNA分子结合，广泛参与细胞核内进行的各种生理活动。

(二)为DNA的复制提供支架

      核基质是染色质的附着位点，可以作为DNA复制的空间支架。DNA以袢环的形式锚定在核基质纤维上，新合成的DNA链也结合在核基质上。核基质上有DNA复制所需要的各种酶，如DNA引物酶、DNA聚合酶、DNA拓扑异构酶Ⅱ等。DNA与参与DNA复制的酶及因子锚定于核骨架上特定的结合位点。形成DNA复制复合体，从而进行DNA复制。

(三)参与基因转录、RNA加工修饰及定向运输

      研究表明，核基质与基因的转录、转录后加工和定向运输密切相关。RNA是在核基质上进行转录合成的，新合成的RNA也紧密结合在核基质上。核基质上富含有转录活性的基因，核内基因也只有结合在核基质上才具有转录活性。核基质是参与RNA合成的生化基础。核基质是细胞核内新合成的RNA加工场所。有研究指出，新合成的

RNA上的PolyA区可能是其在核基质上的附着点。

(四)结构和功能改变导致细胞分化

    核基质作为一种动态结构，与细胞分化有密切关系。核基质发达状况与核内RNA合成能力呈正相关关系。由于核内转录活性与核基质密切相关，因此，在细胞分化过程中，核基质结构及功能的改变，势必会影响核内基因的选择性转录，进而导致细胞分化。