更新时间:2023-05-29 23:36
红细胞膜骨架(erythrocyte membrane skeleton)是一种能变形的圆盘状网架结构。主要成分为血影蛋白和肌动蛋白。红细胞膜附着在上面,有助于红细胞双凹圆碟形状的维持。
成熟的红细胞呈双面凹陷或单面凹陷的盘状,直径约7.3-8.5μm,厚度1.7μm,体积8.3μm3,表面积145μm2。表面积与体积的比值较大,有利于细胞的变形、气体交换与携带。
一般认为膜骨架蛋白主要包括:血影蛋白、肌动蛋白、原肌球蛋白、锚定蛋白、带4.1蛋白、内收蛋白等红细胞膜细胞质面的外周蛋白。通过单向SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析红细胞膜蛋白,发现有15种主要的蛋白带,分子质量为15kDa到250kDa。其中有3种主要的蛋白,约占膜蛋白60%以上:
①血影蛋白(spectrin):属于红细胞膜蛋白,是红细胞膜骨架的主要成分。是一种长的可伸缩的纤维蛋白,长约100nm,由两个亚基构成:α-亚基分子量200kDa;β-亚基分子量220kDa。两个亚基链为反平行排列,扭曲为麻花状,形成异二聚体。两个异二聚体头头连接形成200nm长的四聚体。
②血型糖蛋白A(glycophorin A):又称涎糖蛋白(sialo glycoprotein),富含唾液酸。属单次跨膜蛋白,由131个氨基酸构成,N端在外侧,结合16个低聚糖侧链。除A型外,血型糖蛋白还有B、C、D型,血型糖蛋白的基本功能可能是在它的唾液酸中含有大量的负电荷,防止红细胞在循环过程中相互聚集沉积在血管中。
③带3蛋白(band 3 protein):属红细胞膜蛋白,在PAGE电泳中位于第3条带而得名。带3蛋白在红细胞膜中含量很高,约为红细胞膜蛋白的25%。是由两个相同的亚基组成的二聚体,每条亚基含有929个氨基酸,是一种糖蛋白,跨膜12-14次,为多次跨膜蛋白。具阴离子转运功能,被称为阴离子通道。
除上述3种蛋白外,红细胞膜蛋白还包括:
④肌动蛋白(actin):又称带5蛋白,是细胞骨架的主要成份,肌动蛋白纤维链长约35nm,其中含13个肌动蛋白单体和一个长35nm的原肌球蛋白分子。肌动蛋白纤维上有多个与血影蛋白结合的位点,通过与血影蛋白游离端的结合参与膜骨架结构的形成;
⑤锚定蛋白(ankyrin):又称带2.1蛋白,是一种比较大的细胞内连接蛋白,每个红细胞约含10万个锚定蛋白,分子量为215kDa。锚蛋白一方面与血影蛋白相连,另一方面与跨膜的带3蛋白的细胞质结构域部分相连,因此,锚蛋白借助带3蛋白将血影蛋白连接到细胞质膜上,也就将骨架固定到质膜上;
⑥带4.1蛋白(band 4.1 protein):是由两个亚基组成的球形蛋白,它在膜骨架中的作用是通过与血影蛋白结合,促使血影蛋白与肌动蛋白结合。因为没有肌动蛋白结合位点,故其本身不与肌动蛋白结合;
⑦内收蛋白(adducin):是由两个亚基组成的二聚体,每个红细胞约有30000个分子。其形态为不规则的盘状物,高5.4nm,直径12.4nm。内收蛋白可与肌动蛋白及血影蛋白的复合体结合,并且通过Ca2+和钙调蛋白的作用影响股价蛋白的稳定性,从而影响红细胞的形态。
红细胞膜骨架的网状支架的形成及于膜的结合过程可分为3步:
①血影蛋白与带4.1蛋白、肌动蛋白的相互作用:血影蛋白的首先形成α-、β-二聚体,在红细胞膜内进一步形成四聚体,在带4.1蛋白的帮助下同肌动蛋白寡聚体结合组成骨架的基本网络。
②带4.1蛋白与血型糖蛋白作用:带4.1蛋白的N端30kDa区在生理状态下带正电荷,而血型糖蛋白带负电荷,所以带4.1蛋白能够以静电稳定性同血型糖蛋白结合。
③锚定蛋白与血影蛋白、带3蛋白的相互作用:锚定蛋白N端90kDa区可与带3蛋白结合,而72kDa区可与血影蛋白结合,由于带3蛋白是膜整合蛋白、血影蛋白是膜骨架蛋白,所以锚定蛋白起媒介作用将骨架蛋白与质膜相连。
红细胞膜骨架使红细胞膜既具有能很好的弹性又有较高的强度。红细胞的直径约7μm,但是它可以通过比自己小得多的脾窦细胞裂隙。在其平均寿命120天的期间内,人的红细胞往返动静脉达几百万次,行程约480KM而不破损就是依赖的红细胞膜骨架带来的弹性和强度。