细胞骨架与癌转移关系的研究进展
(山东省潍坊市人民医院口腔颌面外科 山东潍坊 261041)
[中图分类号] R730.2[文献标识码] A[文章编号] 1672-4208(2008)21-0048-03
细胞骨架是真核细胞质内蛋白质丝组成的复杂网状结构，它一方面决定和维持着细胞的形态，另一方面也参与细胞的运动、分裂、胞浆运输，对信号传递有重要意义。近年来的研究进一步证实，细胞骨架系统与癌变等生命现象密切相关。本文对细胞骨架与癌的转移方面作一综述。
1 细胞骨架概述
细胞骨架是横越在真核细胞细胞核和细胞膜内侧面的一种纤维状蛋白基质，它由微丝、微管及中间纤维组成，三者高度协调分布，与胞核、质膜、细胞器相连，构成了细胞形态骨架和运动协调系统，以保持细胞的形态和行使运动功能，并对信号传递有重要意义。
, 百拇医药
1.1 微管的结构与特征
1.1.1 微管蛋白 微管(microtubule，MT)是由许多亚单位聚合成的长管，直径约15 nm，呈中空圆柱状管状纤维，是真核细胞所特有的结构。微管对细胞形状、运动、极性、胞质内运输都起了很大作用，在细胞分裂时微管会解聚并重新形成纺锤体。微管基本化学单位为微管蛋白，一般以异二聚体的形式存在。如果将异二聚体用变性剂处理，可以产生两个稍有不同的亚单位分别叫做α微管蛋白和β微管蛋白。
1.1.2 微管结合蛋白 研究发现，有些蛋白总是与微管蛋白共存，参与微管组成，故称之为微管结合蛋白。一是微管相关蛋白质(microtubule-associated protein，MAP)，主要有MAP-1、MAP-2等。另一是Tau蛋白质。它们与调节微管聚合范围及速率有关。 MAP参与微管的组装及结构的稳定。当MAP被磷酸化后失去结合微管的能力，从而使微管处于不稳定状态。对人或牛来说，Tau被PKA磷酸化后可以减弱它与微管蛋白的结合，从而使微管聚合减弱。微管结合蛋白与微管运动的产生、聚合和解聚的调节或微管和其他细胞组成之间的连接均有关。因此，它们同微管蛋白一道构成了完整的系统。
, 百拇医药
1.1.3 微管的功能 微管构成细胞的网状支架，维持细胞形态；参与细胞的收缩与伪足运动；参加细胞器的位移，尤其是染色体的分裂和位移，需要在微管的帮助下进行。还可能参与细胞内物质运输。微管在细胞内可能起者运输大分子颗粒的微循环系统的作用。现已证明，病毒与色素颗粒可沿着微管移动，而且速度很快。
1.2 微丝结构与特征
1.2.1 肌动蛋白 (1)微丝(microfilament，MF)普遍存在于多种细胞中，在具有运动功能或非对称性的细胞内尤为发达。微丝常成群或成束存在，在一些高度特化的细胞(如肌细胞)，它们能形成明确而稳定的结构，但更常见是形成不稳定的束或复杂的网，并且细胞周期和运动能量的需要改变其在细胞内的形态和空间位置，说明微丝也是一个可变的结构，能根据所在细胞的不同需要而聚合或解聚。(2)微丝的主要成分是肌动蛋白(actin)，它是微丝的基础蛋白质，常被称为肌动蛋白丝(actin filament)。纯化的肌动蛋白是单体的，它能与相同的单位联合形成多聚体。这种肌动蛋白称球形肌动蛋白(globular actin，G-actin)。微丝是由肌动蛋白亚单位组成的螺旋状纤维。微丝也是具有极性的。在含有ATP和Ca2+以及很低浓度Na+、K+等含阳离子的溶液中，微丝趋向于解聚或成球形肌动蛋白。而在Mg2+和高浓度的K+或Na+的溶液诱导下，球形肌动蛋白则装配成纤维状肌动蛋白(fibrous actin，F-actin)。微丝的装配和解聚是一个动态过程，并与细胞质的溶胶——凝胶状态的转换相对应，只有聚合态的肌动蛋白才具有生物作用。
, http://www.100md.com
1.2.2 肌动蛋白结合蛋白质 同样的肌动蛋白微丝，在细胞内功能不一致，这在很大程度上和细胞质存在许多种类的肌动蛋白结合蛋白质(actin-binding proteins)有关。它们和肌动蛋白结合，控制着肌动蛋白的构型和行为。胞浆中存在着多种蛋白质可与肌动蛋白结合，并调节微丝的聚合与解聚，如thymosin属于隔绝蛋白，它抑制肌动蛋白聚集形成微丝纤维。前纤维蛋白(profilin)主要是促进微丝的装配。另外，与肌动蛋白功能有关的蛋白质分子还有纽蛋白42(vincnlin)、α-辅肌动蛋白(α-actimin)、踝蛋白(talin)、肌球蛋白(myosin)、原肌球蛋白(tropomyosin)、细丝蛋白(filamin)、束捆蛋白(fassin)、丝束蛋白(fimbrin)、凝溶胶蛋白(gelsolin)、原调蛋白(tropomoknlin)、帽Z蛋白(capZ)等，它们能与G-actin、F-actin结合，调节肌动蛋白的聚合，或帮助微丝与其他细胞结构如微管、浆膜相连接。
1.2.3 微丝的功能 微丝最主要的功能是参与肌肉的形成和功能，参与脏器、肌体、血管等的运动。微丝与免疫细胞相关的功能主要是细胞内应力纤维的形成和细胞的阿米巴样运动。
, 百拇医药
1.2.4 肌动蛋白微丝功能受到信号转导系统的调节 微丝骨架与许多细胞功能相关。最近研究表明，它控制着细胞内与mRNA传递有关的信息，以及细胞内囊泡和受体的转移、传输及激素作用的起动等，与此同时，微丝的这些功能受到信号转导系统的修饰调节[1]。
1.3 中间纤维(intermed- iatefilament)
1.3.1 中间丝分类 在大多数真核细胞胞质内存在一种坚韧的、耐久的蛋白质纤维，因其直径(10 nm左右)在微丝与微管之间而称之为中间纤维。近年来，用免疫和生物化学的方法已鉴定出动物细胞内含有多种类型的中间纤维，根据它们的氨基酸序列有5种类型：(1)细胞角蛋白：细胞角蛋白(cytokeratin)首先在上皮细胞发现，有两种亚型角蛋白组成酸性角蛋白(acidic keratin)和中性或碱性角蛋白(neutral or basic keratin)，分子量为40000~70000。细胞角蛋白是由这两种亚型角蛋白等量组成异多聚体，它是中间丝中最复杂的一类，在人类上皮细胞中细胞角蛋白至少有19种不同的形式，在毛发和指甲中就有8种以上。许多形态与功能不同的上皮细胞通过它们组成的细胞角蛋白分子结构可以进行鉴别。(2)波形蛋白：波形蛋白(vimentin)又名波形纤维蛋白，分子量为53000，广泛分布于间充质细胞，如成纤维细胞、血管内皮细胞、白细胞，体外培养细胞和正在发育的细胞也能短暂出现。(3)结蛋白：结蛋白(desmin)分子量为52000，可在横纹肌及平滑肌两种细胞中出现。(4)胶质细胞原纤维酸性蛋白：胶质细胞原纤维酸性蛋白(gliafibrillary acidic protein)分子量为45000，在神经系统的某些类型胶质细胞中存在，形成了胶质细胞细丝(glial filament)。(5)神经丝蛋白：神经丝蛋白(neurofilament protein)分子量较大，有3种成分多肽，分子量分别为130000、100000和60000。它们组装成神经纤维，是神经细胞轴突和树突中主要的细胞骨架成分。
1.3.2 中间纤维的结构 大部分中间纤维蛋白的氨基酸顺序和分子结构已经清楚。它们是具有一个约310个氨基酸的α螺旋组成的杆状中心区域，长短不等，在这个区域内其蛋白质是非常相似的，组成的氨基酸也有30~70是相同的。这种杆状相似区域是中间纤维聚合的结构基础。杆状区的长度和氨基酸的顺序是高度保守的，杆状区的两端分别是非螺旋的头部区(氨基端)和尾部区(羧基端)，头尾两端是高度可变的具有不同的氨基酸组成和化学性质，因此，中间纤维亚基在分子量大小和性质上不同基本上完全取决于其头尾端的不同，而完全不同的中间纤维的结构统一的基础是保守的杆状区结构。, 百拇医药(和晓坡 张祖训)
[中图分类号] R730.2[文献标识码] A[文章编号] 1672-4208(2008)21-0048-03
细胞骨架是真核细胞质内蛋白质丝组成的复杂网状结构，它一方面决定和维持着细胞的形态，另一方面也参与细胞的运动、分裂、胞浆运输，对信号传递有重要意义。近年来的研究进一步证实，细胞骨架系统与癌变等生命现象密切相关。本文对细胞骨架与癌的转移方面作一综述。
1 细胞骨架概述
细胞骨架是横越在真核细胞细胞核和细胞膜内侧面的一种纤维状蛋白基质，它由微丝、微管及中间纤维组成，三者高度协调分布，与胞核、质膜、细胞器相连，构成了细胞形态骨架和运动协调系统，以保持细胞的形态和行使运动功能，并对信号传递有重要意义。
, 百拇医药
1.1 微管的结构与特征
1.1.1 微管蛋白 微管(microtubule，MT)是由许多亚单位聚合成的长管，直径约15 nm，呈中空圆柱状管状纤维，是真核细胞所特有的结构。微管对细胞形状、运动、极性、胞质内运输都起了很大作用，在细胞分裂时微管会解聚并重新形成纺锤体。微管基本化学单位为微管蛋白，一般以异二聚体的形式存在。如果将异二聚体用变性剂处理，可以产生两个稍有不同的亚单位分别叫做α微管蛋白和β微管蛋白。
1.1.2 微管结合蛋白 研究发现，有些蛋白总是与微管蛋白共存，参与微管组成，故称之为微管结合蛋白。一是微管相关蛋白质(microtubule-associated protein，MAP)，主要有MAP-1、MAP-2等。另一是Tau蛋白质。它们与调节微管聚合范围及速率有关。 MAP参与微管的组装及结构的稳定。当MAP被磷酸化后失去结合微管的能力，从而使微管处于不稳定状态。对人或牛来说，Tau被PKA磷酸化后可以减弱它与微管蛋白的结合，从而使微管聚合减弱。微管结合蛋白与微管运动的产生、聚合和解聚的调节或微管和其他细胞组成之间的连接均有关。因此，它们同微管蛋白一道构成了完整的系统。
, 百拇医药
1.1.3 微管的功能 微管构成细胞的网状支架，维持细胞形态；参与细胞的收缩与伪足运动；参加细胞器的位移，尤其是染色体的分裂和位移，需要在微管的帮助下进行。还可能参与细胞内物质运输。微管在细胞内可能起者运输大分子颗粒的微循环系统的作用。现已证明，病毒与色素颗粒可沿着微管移动，而且速度很快。
1.2 微丝结构与特征
1.2.1 肌动蛋白 (1)微丝(microfilament，MF)普遍存在于多种细胞中，在具有运动功能或非对称性的细胞内尤为发达。微丝常成群或成束存在，在一些高度特化的细胞(如肌细胞)，它们能形成明确而稳定的结构，但更常见是形成不稳定的束或复杂的网，并且细胞周期和运动能量的需要改变其在细胞内的形态和空间位置，说明微丝也是一个可变的结构，能根据所在细胞的不同需要而聚合或解聚。(2)微丝的主要成分是肌动蛋白(actin)，它是微丝的基础蛋白质，常被称为肌动蛋白丝(actin filament)。纯化的肌动蛋白是单体的，它能与相同的单位联合形成多聚体。这种肌动蛋白称球形肌动蛋白(globular actin，G-actin)。微丝是由肌动蛋白亚单位组成的螺旋状纤维。微丝也是具有极性的。在含有ATP和Ca2+以及很低浓度Na+、K+等含阳离子的溶液中，微丝趋向于解聚或成球形肌动蛋白。而在Mg2+和高浓度的K+或Na+的溶液诱导下，球形肌动蛋白则装配成纤维状肌动蛋白(fibrous actin，F-actin)。微丝的装配和解聚是一个动态过程，并与细胞质的溶胶——凝胶状态的转换相对应，只有聚合态的肌动蛋白才具有生物作用。
, http://www.100md.com
1.2.2 肌动蛋白结合蛋白质 同样的肌动蛋白微丝，在细胞内功能不一致，这在很大程度上和细胞质存在许多种类的肌动蛋白结合蛋白质(actin-binding proteins)有关。它们和肌动蛋白结合，控制着肌动蛋白的构型和行为。胞浆中存在着多种蛋白质可与肌动蛋白结合，并调节微丝的聚合与解聚，如thymosin属于隔绝蛋白，它抑制肌动蛋白聚集形成微丝纤维。前纤维蛋白(profilin)主要是促进微丝的装配。另外，与肌动蛋白功能有关的蛋白质分子还有纽蛋白42(vincnlin)、α-辅肌动蛋白(α-actimin)、踝蛋白(talin)、肌球蛋白(myosin)、原肌球蛋白(tropomyosin)、细丝蛋白(filamin)、束捆蛋白(fassin)、丝束蛋白(fimbrin)、凝溶胶蛋白(gelsolin)、原调蛋白(tropomoknlin)、帽Z蛋白(capZ)等，它们能与G-actin、F-actin结合，调节肌动蛋白的聚合，或帮助微丝与其他细胞结构如微管、浆膜相连接。
1.2.3 微丝的功能 微丝最主要的功能是参与肌肉的形成和功能，参与脏器、肌体、血管等的运动。微丝与免疫细胞相关的功能主要是细胞内应力纤维的形成和细胞的阿米巴样运动。
, 百拇医药
1.2.4 肌动蛋白微丝功能受到信号转导系统的调节 微丝骨架与许多细胞功能相关。最近研究表明，它控制着细胞内与mRNA传递有关的信息，以及细胞内囊泡和受体的转移、传输及激素作用的起动等，与此同时，微丝的这些功能受到信号转导系统的修饰调节[1]。
1.3 中间纤维(intermed- iatefilament)
1.3.1 中间丝分类 在大多数真核细胞胞质内存在一种坚韧的、耐久的蛋白质纤维，因其直径(10 nm左右)在微丝与微管之间而称之为中间纤维。近年来，用免疫和生物化学的方法已鉴定出动物细胞内含有多种类型的中间纤维，根据它们的氨基酸序列有5种类型：(1)细胞角蛋白：细胞角蛋白(cytokeratin)首先在上皮细胞发现，有两种亚型角蛋白组成酸性角蛋白(acidic keratin)和中性或碱性角蛋白(neutral or basic keratin)，分子量为40000~70000。细胞角蛋白是由这两种亚型角蛋白等量组成异多聚体，它是中间丝中最复杂的一类，在人类上皮细胞中细胞角蛋白至少有19种不同的形式，在毛发和指甲中就有8种以上。许多形态与功能不同的上皮细胞通过它们组成的细胞角蛋白分子结构可以进行鉴别。(2)波形蛋白：波形蛋白(vimentin)又名波形纤维蛋白，分子量为53000，广泛分布于间充质细胞，如成纤维细胞、血管内皮细胞、白细胞，体外培养细胞和正在发育的细胞也能短暂出现。(3)结蛋白：结蛋白(desmin)分子量为52000，可在横纹肌及平滑肌两种细胞中出现。(4)胶质细胞原纤维酸性蛋白：胶质细胞原纤维酸性蛋白(gliafibrillary acidic protein)分子量为45000，在神经系统的某些类型胶质细胞中存在，形成了胶质细胞细丝(glial filament)。(5)神经丝蛋白：神经丝蛋白(neurofilament protein)分子量较大，有3种成分多肽，分子量分别为130000、100000和60000。它们组装成神经纤维，是神经细胞轴突和树突中主要的细胞骨架成分。
1.3.2 中间纤维的结构 大部分中间纤维蛋白的氨基酸顺序和分子结构已经清楚。它们是具有一个约310个氨基酸的α螺旋组成的杆状中心区域，长短不等，在这个区域内其蛋白质是非常相似的，组成的氨基酸也有30~70是相同的。这种杆状相似区域是中间纤维聚合的结构基础。杆状区的长度和氨基酸的顺序是高度保守的，杆状区的两端分别是非螺旋的头部区(氨基端)和尾部区(羧基端)，头尾两端是高度可变的具有不同的氨基酸组成和化学性质，因此，中间纤维亚基在分子量大小和性质上不同基本上完全取决于其头尾端的不同，而完全不同的中间纤维的结构统一的基础是保守的杆状区结构。, 百拇医药(和晓坡 张祖训)