细胞骨架与遗传性疾病

细胞骨架蛋白或相关蛋白的基因突变可引起细胞骨架结构或功能的异常，这些突变是一些遗传性疾病的主要发病原因。

单纯型大疱性表皮松解症（epidermolysis bullosa simplex，EBS）属于常染色体显性遗传病，临床症状主要是表皮对机械损伤的反应加剧，故当多次摩擦后，患者暴露部位关节面如手足、膝肘、颈及其他部位会发生水疱及大疱。EBS的发病原因是编码角蛋白K5及K14的基因点突变，突变引起基底细胞内角蛋白的组成和结构异常，不能组装成正常的角蛋白纤维网络，使皮肤抵抗机械损伤的能力下降，轻微的挤压即可破坏基底细胞，使患者的皮肤起疱。EBS患者的机体很脆弱，容易死于机械创伤。

原发性纤毛不动综合征（primary ciliary dyskinesia，PCD）属常染色体隐性遗传性疾病，包括纤毛不动综合征、Kartagener综合征、纤毛运动不良和原发性纤毛定向障碍等几种类型。精子尾部是一种纤毛的变型，当其结构异常时，精子摆动能力缺乏，可引起不育。PCD的发病原因主要是编码动力蛋白的重链基因突变，导致纤毛和鞭毛杆部的动力蛋白臂缺失或缺陷，从而使纤毛和鞭毛运动异常。

威斯科特-奥尔德里奇综合征（Wiskott-Aldrich syndrome，WAS）为一种罕见的血液病和免疫缺陷病，属于X连锁隐性遗传病，患者主要见于男性儿童，成人罕见，典型临床表现为血小板减少、湿疹和免疫缺陷三联征。湿疹多发生于头、面及肢体曲侧，类似特应性皮炎或脂溢性皮炎。该病患者由于免疫缺乏会出现反复性感染，肝脾肿大，大多于10岁前死亡。研究发现，WAS患者的淋巴和血小板细胞变小，微丝结构发生异常，微绒毛数量减少。WAS的主要发病原因是微丝在体内的成核及聚合异常。连锁分析将WAS致病基因定位于染色体Xp11.22。WAS尚无有效的治疗方法，造血干细胞移植有望能有效重建该病患者的造血及免疫系统。(https://www.daowen.com)

科学小故事

跨学科研究的突破——能控制的细胞骨架

2019年，加州理工学院的一个跨学科研究团队设计了一种方法可以在实验室里研究和操控试管中的细胞骨架，这项工作有助于开发生物学相关的小尺度流体操控新工具。该研究的相关论文发表在同年8月出版的《自然》杂志上。

微管是细胞骨架的重要组成部分，它们可以在细胞内形成三维支架。微管比人的头发细1 000倍，与驱动蛋白结合能推动相对较大的细胞，就像蚂蚁推动汽车一样。研究人员曾将微管分子从细胞内取出放入试管中，发现微管和驱动蛋白会自发地聚集在一起，形成星状体。“我们已经能够在实验室中使星状体自发形成，那么我们如何才能像细胞那样控制这些分子呢？”这项研究的第一作者Tyler Ross说。加州理工学院的研究人员探索了如何在细胞的自然环境之外操控微管组成纤维和运动蛋白。他们在试管中将运动蛋白与植物中的光激活蛋白连接起来，这样只有在光线照射下，这些微管才会组织成星状体，研究人员通过投射不同模式的光线来控制星状体形成的时间和位置。研究人员开发了简单的光线模式程序，用来放置、移动、合并各种大小的星状体。该技术提供了在一种非常小的长度范围内调控微管结构、研究流体动力学的方法。通过与在光学方面拥有广泛专业知识的科学家Heun Jin Lee合作，研究人员合作开发了一种特殊的显微镜，利用这种显微镜，研究人员可以观察星状体的形成，并根据观察结果相应地改变光的模式，让星状体在非常小的长度范围内搅拌、混合溶液。