基本介紹
- 中文名：中間絲
- 外文名：intermediate filament
- 又稱：中間纖維
- 直徑：10nm左右
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發現
最初是在平滑肌細胞內發現的直徑為10nm的繩索狀結構。因其粗細介於肌細胞和細肌絲之間，故命名為中間絲。中間絲存在於絕大多數動物細胞內，細胞質中間絲通常是圍繞細胞核開始組裝，並延伸到細胞邊緣與細胞質膜上細胞連線如橋粒、半橋粒結構相連。通過細胞連線，中間絲將相鄰的細胞連成一體。在細胞核內，由一類特殊的中間絲蛋白家族成員構成的核纖層以正交網路形式分布，緊貼在核膜的內側。中間絲結構較微管和微絲穩定得多，用高鹽溶液和非離子去垢劑處理細胞時，構成細胞骨架的微管和微絲組分以及其細胞結構基本上都被除去，但由於中間絲有很強的抗抽提能力而被保存下來。
中間絲的成分與分布
中間絲的成分與分布蛋白種類
IF是一類形態上非常相似，而化學組成上有明顯差異的蛋白質，成分比微絲和微管都複雜，可根據組織來源的免疫原性分為5類：角蛋白（keratin）、結蛋白（desmin）、膠質細胞原纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein）、波形纖維蛋白（vimentin）、神經纖絲蛋白(neurofilament protein)，此外細胞核中的核纖肽（lamin）也是一種中間纖維。
中間纖維具有組織特異性，不同類型細胞含有不同IF蛋白質。腫瘤細胞轉移後仍保留源細胞的IF，因此可用IF抗體來鑑定腫瘤的來源。如乳腺癌和胃腸道癌，含有角蛋白，因此可斷定它來源於上皮組織。大多數細胞中含有一種中間纖維，但也有少數細胞含有2種以上，如骨骼肌細胞含有結蛋白和波形蛋白。
角蛋白
分子量約40~70KD，出現在表皮細胞中，在人類上皮細胞中有20多種不同的角蛋白，分為α和β兩類。β角蛋白又稱胞質角蛋白（cyto-keratin），分布於體表、體腔的上皮細胞中。α角蛋白為頭髮、指甲等堅韌結構所具有。
根據組成胺基酸的不同，亦可將角蛋白分為：酸性角蛋白（I型）和中性或鹼性角蛋白（II型），角蛋白組裝時必須由I型和II型以1：1的比例混合組成異二聚體，才能進一步形成中間纖維。
結蛋白
又稱骨骼蛋白skeletin，分子量約52KD，存在於肌肉細胞中，它的主要功能是使肌纖維連在一起。
膠質原纖維酸性蛋白
又稱膠質原纖維glial filament，分子量約50KD，存在於星形神經膠質細胞和周圍神經的許旺細胞。它主要起支撐作用。
波形纖維蛋白
分子量約53KD，廣泛存在於間充質細胞及中胚層來源的細胞中，波形蛋白一端與核膜相連，另一端與細胞表面處的橋粒或半橋粒相連，將細胞核和細胞器維持在特定的空間。
神經纖絲蛋白
是由三種分子量不同的多肽組成的異聚體，三種多肽是NF-L（low，60~70KD），NF-M（medium ，105~110KD），NF-H（heavy， 135-150KD）神經纖絲蛋白的功能是提供彈性使神經纖維易於伸展和防止斷裂。
類型
波形蛋白是中間絲的其中一種大約有70段不同的基因序列編碼中間絲蛋白。然而，不同種類的中間絲具有共同的基本特徵：它們在完全組裝時直徑通常都在9-11nm之間。
根據中間絲蛋白的胺基酸序列、基因結構、組裝特性以及在發育過程的組織特異性表達模式等，可將中間絲分為6種類型。
Ⅰ型、Ⅱ型角蛋白
角蛋白是最常見的中間絲蛋白，可以被分為兩類：Ⅰ型（酸性）、Ⅱ型（中性和鹼性）。角蛋白的異構體可以被分為兩種：上皮細胞中的上皮角蛋白和組成頭髮，指甲，角和爬行動物鱗片的頭髮角蛋白。無論是哪一種，角蛋白都要么是酸性，要么是鹼性的。酸性和鹼性角蛋白彼此結合，形成酸性 - 鹼性異二聚體，這些異二聚體繼續結合形成角蛋白絲。
Ⅲ型中間絲主要由四種，它們都可能形成同源或異源多聚體Ⅲ型包括
①波形蛋白（vimentin，又稱波形絲蛋白），是所有分布最廣的中間絲蛋白，存在於成纖維細胞，白細胞和血管內皮細胞中。它們對細胞膜有支撐作用，同時將細胞器固定在細胞質的特定區域，並可將膜上受體接收到的信號傳導進細胞核中。
②結蛋白（desmin)，是肌細胞肌節的一種結構蛋白。
③膠質纖維酸性蛋白（glial filament acidic prot-ein，GFAP，又稱膠質纖維絲蛋白），分布在星形膠質細胞和其他神經膠質中。
④外周蛋白（peripherin），在外周神經元中發現。
Ⅳ型中間絲，包括3種神經絲蛋白亞基（NF-L；NF-M；NF-H）和α-介連蛋白（α-internexin）在波形蛋白和巢蛋白（nestin）表達一定時間後開始表達，並加入到細胞記憶體在的中間絲網路，還有聯絲蛋白（Synemin）和微管捲曲蛋白（Syncoilin）。
Ⅴ型中間絲蛋白包括細胞核核心纖層蛋白A及其剪下體核纖層蛋白C與核纖層蛋白B1和B2.
Ⅵ型中間絲蛋白包括巢蛋白、微管捲曲蛋白和desmuslin。
結構
首先，通過計算機分析人表皮角蛋白的胺基酸序列來預測形成IF的蛋白質的結構。對第二種角蛋白序列的分析顯示，僅有約30%的胺基酸序列在兩種類型的角蛋白是相同的，但二者具有相似的二級結構域。如第一個模型所示，所有IF蛋白中心都有一個的α-螺旋桿結構域，它由四個α-螺旋區段（命名為1A，1B，2A和2B）和三個將分開的連線區段組成。
IF的中心是一對相互交織的蛋白質，被稱為捲曲螺旋結構。這個名稱反映了蛋白質結構，即每種蛋白質的結構是螺旋狀的，並且交織的部分也是螺旋結構。對一對角蛋白的結構分析表明，形成捲曲螺旋的兩個蛋白質是通過疏水相互作用彼此結合的。中心結構域中的帶電殘基在兩個蛋白質的結合過程中沒有起到主要作用。
細胞質中的IF組裝成非極性單位長絲（unit-length filaments ，ULF）。相同的ULF側向聚集，形成交錯的，反向平行的，可溶性四聚體。它們頭尾相聯形成原絲，原絲橫向堆積形成原纖維，四個原纖維纏繞在一起形成中間絲。部分組裝過程都含有一步緊縮，在緊縮步驟時ULF收緊，使直徑縮小。這種緊縮的原因尚不清楚，正常情況下觀察到的IF的直徑在6到12nm之間。
