核纤层

核纤层（nuclearlamina）Page2核骨架（nuclearskeleton）又称核基质（nuclearmatrix）狭义的核骨架是指细胞核内除去核被膜、核纤层、染色质、核仁和核孔复合体以外的网架结构体系，也就是核基质。广义的核骨架包括核基质、核纤层（或核纤层-核孔复合体结构体系）以及染色体骨架。Page3Page4目前已知的核纤层：紧贴内层核膜下，是一层由纤维蛋白构成的网络结构，与中间丝、核内骨架有密切联系。对非离子去垢剂、核酸酶及高盐溶液稳定。功能：1、支撑核被膜使其具有强度2、与细胞分裂密切相关。Page5电镜下的核纤层Page6Page7Page8目录形态结构成分核纤层蛋白在细胞分化中的表达核纤层在生命活动中的变化功能核纤层是一种中间丝Page9(一)形态结构在某些真核细胞中，通过超薄切片电镜观察可直接观察到位于内层核膜与染色质之间的核纤层结构，厚度为30～100nm。然而，绝大多数细胞的核纤层是很薄的结构，只有将核膜与染色质去除后才能观察到。免疫细胞化学研究说明，核纤层至少在高等真核细胞间期细胞核中是普遍存在的（在分裂期细胞，核纤层解体，以单体形式存在于胞质中），但低等真核细胞中，尤其是单细胞真核生物中，是否存在核纤层结构和成分，尚有待探讨。核纤层纤维的直径为10nm左右，纵横排列整齐，呈正交状编织成网络。一般认为核纤层结构整体观呈一球状或笼状网络，切面观呈片层结构。Page10Page11(二)成分核纤层由核纤层蛋白(lamin)构成，分子量在60～80kD之间。蛋白质化学及免疫化学方法分析了多种高等动物的核纤层蛋白，证实其是一个蛋白家族。在哺乳动物和鸟类细胞中，存在3种核纤层蛋白，即核纤层蛋白A、B、C。在非洲爪蟾中有4种，即核纤层蛋白Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。根据等电点的差别可将核纤层蛋白分为两大类：(1)近中性的，如哺乳类和鸟类中的核纤层蛋白A和核纤层蛋白C，两栖类中的LⅡ，LⅢ，LⅣ；(2)偏酸性的，其等电点为5～6或更低，如哺乳类和鸟类中的核纤层蛋白B和两栖类中的LⅠ。Page12(三)核纤层是一种中间丝核纤层具有纤维网状结构，核纤层是一种中间丝，它是由v型中间丝蛋白组装而成，在核膜的内侧呈正交网状排列。Page13核纤层与其他中等纤维有很多共同点：1.两者均形成10nm纤维；2.两者均能够抵抗高盐和非离子去垢剂的抽提；3.某些抗其他中等纤维的抗体也可以与核纤层蛋白发生交叉反应，说明两者存在共同的抗原免疫簇；4.两者在结构上有密切的联系，核纤层是其他中等纤维与核骨架之间连接的桥梁。Page14但是与其他的中等纤维不同之处是lamin不构成细胞质纤维网架，而是在见其细胞的核膜内测形成直径约10nm的纤维，形成核纤层复合体。另外，核纤层不像其他的中等纤维有明显的组织特异性，而是分布于所有真核细胞。Page15(四)核纤层蛋白在细胞分化中的表达核纤层蛋白在细胞分化过程中的表达具有一定的细胞特异性，最早发现非洲爪蟾体细胞和卵母细胞含有不同的核纤层蛋白，因而对胚胎发生和细胞分化过程中核纤层蛋白的表达发生了兴趣。通过大量研究所得到的系统结果表明：卵母细胞的核纤层蛋白由LⅢ构成；卵球成熟过程中，细胞核破裂，LⅢ呈溶解状态；卵受精后，解聚的LⅢ又重新聚合，形成胚胎细胞核内的核纤层结构；早期胚胎中(直至囊胚中期)，几乎没有新合成的LⅢ，而LⅠ和LⅡ完全缺失。Page16这些数据说明，卵母细胞中核纤层是胚胎发生早期的核纤层蛋白库。囊胚中期，LⅠ开始表达；而LⅡ在原肠期开始合成，至少在几小时内，几种核纤层蛋白共同构成胚胎细胞核内的核纤层结构。随着发生过程的进行，胚胎细胞核内的LⅢ量逐渐减少，到蝌蚪期用免疫荧光染色在大多细胞中已检测不到LⅢ。核纤层蛋白的结构主要由LⅠ和LⅡ构成。然而，在发生后期(47期)，某些体细胞，如神经细胞，肌肉细胞和睾丸支持细胞(Sertoli’s)细胞，重新开始表达LⅢ，大多数体细胞仅表达LⅠ和LⅡ。Page17(五)核纤层在生命活动中的变化核纤层最显著的结构重组发生于分裂期，在细胞分裂过程中，核纤层发生解聚和重装配。分裂前期，核膜崩解，核纤层解聚，核纤层蛋白弥散到胞质中。分裂末期，当核膜重现时，在染色体周围重装配，形成核纤层。细胞分裂期中，核纤层蛋白的磷酸化水平发生显著改变，分裂前期高度磷酸化，而末期则发生去磷酸化（提示：磷酸化可能是分裂期中核纤层结构动态变化的调控因素，而核纤层蛋白磷酸化可能是分裂前期细胞内磷酸化级联放大反应的一个重要环节，这种磷酸化级联反应可以在时间上协调许多细胞结构在分裂期的重组）最新的研究表明，核纤层蛋白是促分裂因子(MPF)P34cdc2亚基的直接作用底物，P34cdc2亚基具蛋白激酶活性，有丝分裂前期，MPF使核纤层蛋白分子杆状区两端的Ser22和Ser392磷酸化，直接导致核纤层解聚。Page18(六)功能核纤层与核膜、染色质及核孔复合体在结构上有密切联系，一般认为核纤层在细胞核中起支架作用，为核膜及染色质提供了结构支架。核纤层与核被膜的稳定、维持核孔位置、稳定间期染色质形态与空间结构、染色质构建和细胞核组装密切相关。核纤层的作用：1．保持核的形态：是核被膜的支架，用高盐溶液、非离子去污剂和核酸酶去除大部分核物质，剩余的核纤层仍能维持核的轮廓。此外，核纤层与核骨架以及穿过核被膜的中间纤维相连，使胞质骨架和核骨架形成一连续网络结构。Page192．参与染色质和核的组装：核纤层在细胞分裂时呈现出周期性的变化，在间期核中，核纤层提供了染色质（异染色质）在核周边锚定的位点。在前期结束时，核纤层被磷酸化，核膜解体。其中B型核纤肽与核膜残余小泡结合，A型溶于胞质中。在分裂末期，核纤肽去磷酸化重新组装，介导了核膜的重建。Page20Page21核纤层与核膜在结构和功能上的关系是一个令人感兴趣的问题。生化分析发现核纤层蛋白A，B和C均有亲膜结合作用，而以核纤层蛋白B与膜的结合能力最强。在细胞分裂期中，核膜与核纤层的行为密切相关，核膜崩解和核纤层解聚后，核纤层蛋白B能选择性地与核膜小泡结合。Page22拓展（一）英科学家发现一种导致心脏病“衰老蛋白质”2010-05-1314:02来源：新华网新华网伦敦５月１２日电（记者黄堃）英国研究人员日前报告说，他们发现一种使人衰老的蛋白质在心脏病发病过程中起着重要作用，这将有助于研发治疗心脏病的新途径。Page23英国伦敦国王学院等机构研究人员在新一期美国《循环》医学期刊上报告说，以前研究曾发现名为“Ａ型核纤层蛋白前体”的蛋白质与人体衰老有关，本次研究分析了这种蛋白质对心脏细胞的作用，发现它会使心脏细胞难以修复自身损伤，导致心血管硬化和脂肪堆积，最终导致心脏病。Page24研究还发现，在老人的心脏横纹肌细胞中往往可以发现这种蛋白质的含量偏高，这也许是老人成为心脏病高发群体的原因之一。领导研究的凯瑟琳·沙纳汉教授说，虽然这种蛋白质在体内积累与自然衰老密切相关，但人们的生活方式也会对这种蛋白质的积累速度造成影响，如吸烟等不良生活习惯增强氧化应激就会加速它的积累，提前造成心脏细胞衰老并导致心脏病。Page25研究人员表示，这项研究为治疗心脏病找到了一个新途径，即可以通过有效抗氧化（比如ASTA虾青素）减少这种蛋白质或抑制其发挥作用来延缓心脏细胞衰老。Page26拓展（二）PtK2细胞的核骨架—核纤层——中间纤维体系焦仁杰陈建明翟中和杨蕾邱殷庆【摘要】：本文用选择性系列抽提的方法结合整装细胞电镜技术和DGD包埋-去包埋超薄切片技术,在电镜下清晰地显示了PtK2细胞的核骨架-核纤层-中间纤维体系的精细结构。处于分裂中期的细胞经抽提后可以看到,染色体残余与中间纤维仍然保持一定的联系。用免疫荧光技术对抽提后的PtK2细胞进行分析结果表明:其中间纤维能同时与AE1和AE3反应;能与LaminB反应的单抗可以特异地定位于其核周,而LaminA(C)的单抗除了与其核纤层蛋白有很强的反应外还与中间纤维有交叉反应。此外,在分裂期细胞中可以看到LaminA(C)可能与染色体能特异结合;与HeLa细胞不一样。Page27PtK2细胞的核骨架成份不能与280kD的核骨架蛋白单抗反应。双向电泳结果显示出PtK2细胞的核骨架-核纤层-中间纤维体系的组成成份与HeLa细胞相比有较大的差异,而且这种差异主要反映在核骨架组份上,TdR的处理也能导致其组份发生变化。【作者单位】：北京大学生命科学学院北京大学生命科学学院北京大学生命科学学院香港中文大学解剖学系香港中文大学解剖学系28感谢您的关注