細胞核基質的基本特征

1．核基質的一般形態(tài)結構

要在電鏡下觀察到核基質，一般的方法為生化抽提技術加上整裝樣品電鏡技術，方可清晰地顯示核骨架一核纖層一中間纖維網架結構體系。

由蛋白纖維構成的網架結構充滿核內的整個空間．殘存的核仁被包圍在該網架中。核纖層由中間纖維蛋白構成，位于內層核膜下方，核基質的纖維網架與核纖層有著廣泛的結構。核基質纖維粗細不均，直徑可為3～30nm，推測其纖維單體的直徑是3～4nm，較粗的纖維直徑呈3nm的倍數，提示為單纖維的聚合體。

2．核基質的化學成分

由于提取方法和所用鹽溶液的不同，在電泳上顯示的核基質蛋白成分有相當的差異。核基質成分較為復雜，不像細胞質骨架和核纖層那樣簡單，不同類型細胞，其細胞周期不同階段以及正常與癌變細胞的核基質成分都可能有所差別。已檢測出的核基質成分有10多種．相對分子質量為40～60 kD，多數是非組蛋白成分，其中相當一部分為含硫蛋白質。二琉鍵對核基質完整性起極為重要的作用，破壞二硫鍵可引起核基質的瓦解。

由于核基質蛋白成分常與一部分DNA和RNA有緊密的結合，與RNA的結合對于維持核骨架三維網絡結構的完整性是必要的，與少量DNA的結合是一種功能性結合，所以有人認為核基質成分應該說是一類核蛋白。常見的核基質蛋白有下列幾種：

(1)核基質蛋白，相對分子質量大于50k1)，主要定位于核基質，且呈現纖維顆粒樣分布。很可能是核基質上DNA襻環(huán)的結合蛋白。

(2)Nuc2+蛋白，Nuc2+蛋白存在于核基質以及染色體支架中。相對分子質量為76kD，有一個結構域與富含AT的DNA序列有特異的親和性。Nuc2+蛋白能在體外自我組裝，是一種具有聚合能力的酸性結合蛋白質。Nuc2+蛋白可能在有絲分裂期染色體分離過程中起重要作用。

(3)核內肌動蛋白，有報道在間期細胞核內發(fā)現肌動蛋白，這些核基質中的肌動蛋白可能與mRNA前體的加工過程有關，如果向細胞核內注射抗肌動蛋白抗體及肌動蛋白結合蛋白，能抑制細胞核內的mRNA的轉錄。

(4)附著區(qū)結合蛋白，與骨架結合的DNA序列(簡稱MAR)往往是富含AT的DNA序列．長度：300～1000bp。是一種MAR結合蛋白，相對分子質量為95kD，廣泛存在于各種組織中，不具有組織特異性。通常特異性地與DNA襻環(huán)兩端的序列結合，將其錨定在核基質上，以形成DNA襻環(huán)。

(5)DNA拓撲異構酶Ⅱ，是間期的核基質和分裂期染色體骨架的重要成分之一。

3．核基質結合蛋白

近年陸續(xù)發(fā)現了一些核骨架結合蛋白，又稱核基質結合蛋白，是一些與DNA和RNA代謝密切相關的酶類、細胞信號識別和細胞周期的調控因子以及病毒特異性的調控蛋白，緊密地結合在核基質結構上，協助核基質蛋白共同完成核基質網架的構建和生物學功能。

4．核基質的功能

一般認為，核基質為細胞核內組分布局提供了一個結構支架，細胞核內許多重要的生命活動與核基質有關。

(1)核基質與DNA復制原核細胞的DNA復制是結合在細胞膜上進行的。近年來研究表明真核細胞中DNA復制與核膜沒有直接的關系，更無專一的結合位點，復制中的DNA均結合在核基質上，并且DNA復制所必需的DNA聚合酶和DNA拓撲異構酶Ⅱ都可能在核基質上有特定的結合位點。DNA襻環(huán)的根部結合在基質纖維上，DNA以襻環(huán)的形式通過核基質結合序列與DNA拓撲異構酶Ⅱ的結合錨定到核基質上，調控DNA的復制。與DNA復制有關的酶及調控因子與DNA襻環(huán)共同錨定于核基質上形成DNA復制復合體，進行DNA復制合成。

近年來證實，真核細胞中的DNA聚合酶結合于核基質上，通過結合于核基質上而被激活。所以可以認為，在真核細胞中核基質是DNA復制的空間支架。

(2)核基質與基因表達 在細胞核這樣的小小的空間內容納基因要有序表達，必須在時空上進行有序的調節(jié)，在一定時間內只有極少數基因活躍表達，其他基因暫時處于關閉狀態(tài)。在鳥類和哺乳動物細胞中，具有轉錄活性的基因是結合在核基質上的，基因只有結合在核基質上才能進行轉錄。具有轉錄活性的基因兩端存在MAR序列，可以經DNA拓撲異-構酶Ⅱ結合到核基質上，并且MAR序列的存在可增加基因的轉錄活性。核基質是DNA-的轉錄位點,RNA的合成是在核基質上進行，RNA聚合酶在核基質上具有結合位點。另外,RNA的剪切加工與運輸也是在核基質上進行，mRNA前體(hnRNA)與核基質的相結合，hnRNA上的特異性片段poly A可能是hnRNA在核基質上的附著點。

(3)核基質和細胞癌變有些癌細胞如肝細胞的核基質結構很不規(guī)則，而且其蛋白組成l與正常細胞核基質有顯著不同。腫瘤細胞核常呈異常的形態(tài)結構，與核基質結構及其蛋白組成的異常密切相關。有實驗證明，癌基因是結合在核基質上才能轉錄。一些致癌物、促癌劑能緊密與核基質結合，并通過核基質發(fā)揮其致癌、促癌作用。某些抑制癌細胞增殖的藥物可能通過干擾基質的DNA拓撲異構酶II起作用的。