细胞核基质的基本特征

文档简介细胞核基质的基本特征1．核基质的一般形态结构要在电镜下观察到核基质，一般的方法为生化抽提技术加上整装样品电镜技术，方可清晰地显示核骨架一核纤层一中间纤维网架结构体系。由蛋白纤维构成的网架结构充满核内的整个空间．残存的核仁被包围在该网架中。核纤层由中间纤维蛋白构成，位于内层核膜下方，核基质的纤维网架与核纤层有着广泛的结构联系。核基质纤维粗细不均，直径可为3～30nm，推测其纤维单体的直径是3～4nm，较粗的纤维直径呈3nm的倍数，提示为单纤维的聚合体。2．核基质的化学成分由于提取方法和所用盐溶液的不同，在电泳上显示的核基质蛋白成分有相当的差异。核基质成分较为复杂，不像细胞质骨架和核纤层那样简单，不同类型细胞，其细胞周期不同阶段以及正常与癌变细胞的核基质成分都可能有所差别。已检测出的核基质成分有10多种．相对分子质量为40～60kD，多数是非组蛋白成分，其中相当一部分为含硫蛋白质。二琉键对核基质完整性起极为重要的作用，破坏二硫键可引起核基质的瓦解。由于核基质蛋白成分常与一部分DNA和RNA有紧密的结合，与RNA的结合对于维持核骨架三维网络结构的完整性是必要的，与少量DNA的结合是一种功能性结合，所以有人认为核基质成分应该说是一类核蛋白。常见的核基质蛋白有下列几种：(1)核基质蛋白，相对分子质量大于50k1)，主要定位于核基质，且呈现纤维颗粒样分布。很可能是核基质上DNA襻环的结合蛋白。(2)Nuc2+蛋白，Nuc2+蛋白存在于核基质以及染色体支架中。相对分子质量为76kD，有一个结构域与富含AT的DNA序列有特异的亲和性。Nuc2+蛋白能在体外自我组装，是一种具有聚合能力的酸性结合蛋白质。Nuc2+蛋白可能在有丝分裂期染色体分离过程中起重要作用。(3)核内肌动蛋白，有报道在间期细胞核内发现肌动蛋白，这些核基质中的肌动蛋白可能与mRNA前体的加工过程有关，如果向细胞核内注射抗肌动蛋白抗体及肌动蛋白结合蛋白，能YZ细胞核内的mRNA的转录。(4)附着区结合蛋白，与骨架结合的DNA序列(简称MAR)往往是富含AT的DNA序列．长度：300～1000bp。是一种MAR结合蛋白，相对分子质量为95kD，广泛存在于各种组织中，不具有组织特异性。通常特异性地与DNA襻环两端的序列结合，将其锚定在核基质上，以形成DNA襻环。(5)DNA拓扑异构酶Ⅱ，是间期的核基质和分裂期染色体骨架的重要成分之一。3．核基质结合蛋白近年陆续发现了一些核骨架结合蛋白，又称核基质结合蛋白，是一些与DNA和RNA代谢密切相关的酶类、细胞信号识别和细胞周期的调控因子以及病毒特异性的调控蛋白，紧密地结合在核基质结构上，协助核基质蛋白共同完成核基质网架的构建和生物学功能。4．核基质的功能一般认为，核基质为细胞核内组分布局提供了一个结构支架，细胞核内许多重要的生命活动与核基质有关。(1)核基质与DNA复制原核细胞的DNA复制是结合在细胞膜上进行的。近年来研究表明真核细胞中DNA复制与核膜没有直接的关系，更无专一的结合位点，复制中的DNA均结合在核基质上，并且DNA复制所必需的DNA聚合酶和DNA拓扑异构酶Ⅱ都可能在核基质上有特定的结合位点。DNA襻环的根部结合在基质纤维上，DNA以襻环的形式通过核基质结合序列与DNA拓扑异构酶Ⅱ的结合锚定到核基质上，调控DNA的复制。与DNA复制有关的酶及调控因子与DNA襻环共同锚定于核基质上形成DNA复制复合体，进行DNA复制合成。近年来证实，真核细胞中的DNA聚合酶结合于核基质上，通过结合于核基质上而被激活。所以可以认为，在真核细胞中核基质是DNA复制的空间支架。(2)核基质与基因表达在细胞核这样的小小的空间内容纳基因要有序表达，必须在时空上进行有序的调节，在一定时间内只有极少数基因活跃表达，其他基因暂时处于关闭状态。在鸟类和哺乳动物细胞中，具有转录活性的基因是结合在核基质上的，基因只有结合在核基质上才能进行转录。具有转录活性的基因两端存在MAR序列，可以经DNA拓扑异-构酶Ⅱ结合到核基质上，并且MAR序列的存在可增加基因的转录活性。核基质是DNA-的转录位点,RNA的合成是在核基质上进行，RNA聚合酶在核基质上具有结合位点。另外,RNA的剪切加工与运输也是在核基质上进行，mRNA前体(hnRNA)与核基质的相结合，hnRNA上的特异性片段polyA可能是hnRNA在核基质上的附着点。(3)核基质和细胞癌变有些癌细胞如肝细胞的核基质结构很不规则，而且其蛋白组成l与正常细胞核基质有显著不同。肿瘤细胞核常呈异常的形态结构，与核基质结构及其蛋白组成的异常密切相关。有实验证明，癌基因是结合在核基质上才能转录。一些致癌物、促癌剂能紧密与核基质结合，并通过核基质发挥其致癌、促癌作用。某些YZ癌细胞增殖的药物可能通过干扰基质的DNA拓扑异构酶II起作用的。