「細胞骨格」の版間の差分

 

{{box|text=　[[wikipedia:JA:真核細胞|真核]][[wikipedia:JA:細胞質|細胞質]]内のタンパク質性の線維状の構造で、[[微小管]](microtubules)、[[中間径フィラメント]](intermediate filaments)、[[アクチンフィラメント]](actin filaments)の三種類とその結合タンパク質からなる。近年、[[wikipedia:JA:原核細胞|原核細胞]]にもこれらに相同性のあるタンパク質が見つかっている。}}

　細胞骨格タンパク質の研究は、常に形態学的研究の進展とともにあった。真核細胞の細胞質には[[wikipedia:JA:トライトン|トライトン]]（Triton）不溶性の線維構造があると分かり、これが“細胞骨格”分画と呼ばれ、[[wikipedia:JA:電子顕微鏡|電子顕微鏡]]等による研究が行われるようになった。生物電子顕微鏡のパイオニアであり細胞生物学の創始者のひとりであるK. Porterは[[wikipedia:ja:超臨界乾燥|臨界点乾燥法]]を用いて細胞質には複雑な網目状の構造 microtrabecula があるとした。

 

　1970年代以降、[[wikipedia:JA:抗体|抗体]]を用いた[[wikipedia:JA:免疫染色|蛍光抗体光学顕微鏡法]]は、細胞骨格タンパク質の細胞内の３次元構築を明らかにした。1980年代、[[急速凍結ディープエッチ法]]は電子顕微鏡レベルで細胞骨格の三次元的構成を示した。一方、生化学的研究の進展は、その構成タンパク質および関連タンパク質を明らかにし、それら線維の重合脱重を試験管内で再現した。これに対応し、蛍光標識した構成タンパク質とビデオ顕微鏡を用いて生細胞内での細胞骨格成分の動態が観察できるようになった。ビデオ顕微鏡は、この分野の大きな進展である軸索輸送のモーター分子[[キネシン]]の発見<ref><pubmed> 3926325</pubmed></ref>をもたらした。多数のキネシン類縁タンパク質は、輸送のみならず、[[細胞分裂]]等への関与が研究されている。昔から知られてきたミオシンと[[ダイニン]]についても、新たな類縁タンパク質群が発見された。これらのモーター分子のアッセイや細胞骨格の重合脱重合のメカニズムの研究に、[[一分子イメージング]]など光学顕微鏡技術の進展が大きく寄与している。

　細胞の構造を内部から補強する将に“細胞の骨格”としての役割の他、細胞の形態形成、分裂、運動、極性、[[小胞輸送]]など様々な細胞内の機能を果たすと考えられている。異なる線維間の相互作用についても古くから興味を持たれてきたが、これは未解明の点も多い。以下、３線維の特徴を比較するが、それぞれの線維の詳細については、各項を参照されたい。

===線維のサイズ===

 

 

 

 

 

 

 

　一般的な細胞では、[[中心体]]から放射状に細胞質全体に放射するほか、[[wikipedia:JA:精子|精子]]の[[wikipedia:JA:鞭毛|鞭毛]]や上皮細胞の繊毛、分裂細胞の[[wikipedia:JA:紡錘糸|紡錘糸]]の主要成分である。

　軸索や樹状突起の中を突起に平行に走行し、[[オルガネラ]]や小胞輸送のためのレールの役割を果たしている。軸索輸送に重要な役割を果たす。海馬神経細胞では軸索内は＋端が遠位になるように微小管がならび、成熟した樹状突起では＋－両極性が混ざった状態である。

===線維のサイズ===

   

===線維の特徴===

 

===構成成分===

　細胞の種類によってタンパク質の種類が異なる細胞骨格タンパク質(40-180kD)。非神経では、[[ケラチン]], [[ビメンチン]], [[デスミン]], [[グリア線維性酸性タンパク質]]などが構成成分となっているが、神経では、[[神経幹細胞]]では[[ネスチン]], 発生の段階で[[インターネキシン]]、その後[[ニューロフィラメント]] H, M, Lが発現する。

 

===重合脱重合===

 

===細胞内分布===

　[[wikipedia:JA:上皮細胞|上皮細胞]]では細胞間接着の[[wikipedia:JA:デスモゾーム|デスモゾーム]]に結合し、細胞の構造的補強を行っている。

 

===神経での特徴===

　３つの異なるサブユニットが重合し、フィラメント間に多くの架橋構造を形成するのが特徴的である。H鎖はリン酸化のターゲット分子であり神経細胞では[[軸索]]の遠位部で強く[[リン酸化]]されていて、リン酸化抗体は軸索のマーカー分子として使われる。細胞の構造的補強以外の機能は諸説ある。[[有髄線維]]では軸索の大部分をニューロフィラメントが占めるが、[[ランビエの絞輪]]では軸索直径が小さくなり微小管が主体となる。

===線維のサイズ===

===線維の特徴===

 

===構成成分===

　アクチン(45kd)  

 

===重合脱重合===

　アクチンはモノマーを[[G-アクチン]]、ポリマーを[[F-アクチン]]といい、[[ATP]]型のG-アクチンは、K⁺, Mg²⁺存在下　２量体、３量体を形成する。さらにG-アクチンは、アクチンフィラメントの＋端に結合し、ゆっくりとATPの加水分解を起こす。その結果フィラメント内のアクチンはADP型のF-アクチンということになる。チュブリンと同様でATPの加水分解は線維の伸長には必要ではない。重合したF-アクチンは、サブユニットがらせん状にピッチ13.5個並んだ二重らせんを形成する。

 

===結合・関連タンパク質===

 

====アクチンフィラメント端での重合脱重合====

　'''[[プロフィリン]]'''：12-15 kDのアクチンモノマー結合タンパク質。単量体アクチンのADP-ATP交換反応を加速する。プロフィリンはアクチン伸長を助けるが、アクチン重合核の形成に対しては阻害的に働く。

 

　'''[[ADF]]/[[コフィリン]]'''：アクチン繊維を切断・脱重合する活性をもつ20 kDaのアクチン結合タンパク質である。ADP結合型のアクチンに対してより高い親和性を持ち、古いアクチン線維を切断・脱重合すると考えられている。キャッピングタンパク質がアクチンフィラメントの端につくと、重合も脱重合もしない安定なフィラメントを形成する。

 

 

====移動細胞におけるラメリポディア====

　移動細胞では進行方向に薄く広がる細胞の突出が出来ることがあり[[ラメリポディア]]という。ラメリポディアは上下の面を細胞膜で覆われた薄い細胞質の部分だが、アクチン細胞骨格が主体をなす。[[Arp2/3]]複合体は、二つのアクチン関連タンパク質 (actin-related protein) [[Arp2]]と[[Arp3]]を含むヘテロ七量体のタンパク質複合体であり、枝分かれしたアクチン線維を形成することができる。これらはさらに[[WASP]]や[[Rac]]により制御されている。

 

====アクチンの重合によるリステリア菌の細胞内移動====

　この菌は侵入した細胞内で、菌の一方の端（後ろ）の[[ActA]]に宿主細胞のアクチンや結合タンパク質を用いてアクチンフィラメントを重合させ, その反作用で前に進む。

 

====細胞膜の裏打ち====

　[[赤血球]]では膜タンパク質に[[バンド4.1]]、[[アンキリン]]、[[スペクトリン]]等を介してアクチンフィラメントが結合する。[[ERMタンパク質]]（[[エズリン]]、[[ラディキシン]]、[[モエシン]]）はN末に赤血球細胞骨格タンパク質のバンド4.1 様のドメインFERMがあり、膜と結合する。一方、C末はアクチン線維と結合する。

====細胞接着====

　神経細胞では細胞膜直下のほか、樹状突起の[[スパイン]]や、[[シナプス後肥厚]] 、[[成長円錐]]に多い。<br>

<references />