细胞骨架(Cytoskeletal Signaling)

细胞骨架（cytoskeleton）是指真核细胞中的蛋白质纤维网络结构。由于早期电镜制样通常采用低温固定，而细胞骨架会在低温下解聚，直到20世纪60年代后，使用戊二醛常温固定才逐渐认识到其存在。

细胞骨架不仅在维持细胞形态、承受外力和保持细胞内部结构的有序性方面起重要作用，还参与了许多重要的生命活动（如图1所示）。例如，在细胞分裂中，细胞骨架牵引染色体分离；在物质运输过程中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向转运；在肌肉细胞中，细胞骨架与结合蛋白共同组成动力系统；而在白细胞的迁移、精子的游动以及神经细胞轴突和树突的伸展等方面也与细胞骨架密切相关。此外，在植物细胞中，细胞骨架指导细胞壁的合成。

细胞骨架主要由微丝（microfilament, MF）、微管（microtubule, MT）和中间纤维（intermediate filament, IF）构成。微丝确定了细胞表面特征，并使细胞能够运动和收缩；微管决定了膜性细胞器的位置并作为膜泡运输的轨道；而中间纤维赋予细胞张力和抗剪切力。

微丝、微管与中间纤维位于细胞质中，被称为胞质骨架。这些结构由单体蛋白通过较弱的非共价键结合在一起，形成纤维型多聚体，并容易进行组装和去组装，这是实现其功能所必需的特点。

广义上的细胞骨架还包括核骨架（nucleoskeleton）、核纤层（nuclear lamina）和细胞外基质（extracellular matrix），它们共同构成了贯穿于细胞核、细胞质和细胞外的一体化网络结构。

图1展示了细胞骨架的主要功能。 细胞骨架是细胞功能的结构基础，在外界刺激或细胞分裂、分化过程中，细胞形态会相应变化，这与信号传导调控细胞骨架的动态变化密切相关。细胞骨架作为真核细胞中的动态蛋白质纤维网状结构，主要由微丝(microfilaments, MF)、微管(microtubules, MT)和中间纤维(intermediate filaments, IF)构成。

微丝是由肌动蛋白聚合而成的多聚体，广泛存在于应力纤维、黏着斑、伪足及收缩环中。其结构组成单元是球状肌动蛋白(globular actin, G-actin)，在ATP和多种微丝相关蛋白的作用下，通过与丝状肌动蛋白(filamentous actin, F-actin)不断组装和解聚的转换，参与调控细胞形态改变、黏附、迁移及胞质分裂等行为。

微管由α-tubulin和β-tubulin聚合组成，在微管相关蛋白的作用下组装形成中空管状结构。在细胞内物质运输与胞质分裂过程中，微管扮演着重要角色。微丝和微管细胞骨架相互联系、相互依赖，共同参与调控细胞行为。

细胞迁移是恶性肿瘤侵袭和转移的关键步骤之一。细胞骨架及其结合蛋白是细胞迁移过程的物质基础；细胞定向运动需要细胞骨架的参与，尤其是由肌动蛋白组成的微丝骨架。微丝和微管不仅在稳定细胞形态、承受外力刺激及维持细胞内部结构有序性方面起重要作用，还参与调控细胞迁移、黏附、分裂以及细胞内信号传递。

cAMP介导的信号通路与细胞骨架之间存在互动效应，这对细胞增殖、凋亡、黏附和迁移等行为至关重要。cAMP依赖的蛋白激酶A（PKA）作为cAMP的主要靶向蛋白，参与这些过程。PKA通过磷酸化作用激活RhoA，增强其与Rho二磷酸鸟苷解离抑制因子(RhoGDI) 的结合能力，从而反向抑制RhoA活性。

整合素能够与细胞骨架双向信号转导。当整合素未与配体结合时，它分散在细胞表面且不与肌动蛋白细胞骨架相连；一旦与ECM中的配体结合，则通过其胞内域与细胞骨架发生联系并簇集。此外，整合素可反馈调节细胞骨架的组装，并可通过介导粘附激活Rho家族小G蛋白。