炎炎盛夏毕业季，亦是离别时。
有文章的人，已顺利答辩，告别的是师门和母校；没文章的人，也在说再见，不过是对一头秀发而说。
当然，今天小P也不是专门来和各位讨论怎么保养头发的，毕竟小P也不擅长这事儿啊（心酸~~）
今天小P要和大家分享的，是头发中的一个关键成分角蛋白，背后家族「中间丝」的故事！（哈哈，绕的有点远~~)
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提到中间丝这个词，相信许多小伙伴都比较陌生，除了高中学习细胞骨架时有所耳闻，其他有关的知识点好像也没有接触更多。
但其实，中间丝蛋白不仅在人体中分布广泛，而且起着十分重要的作用！不信就让小P来好好给你掰扯掰扯介绍介绍。
中间丝蛋白的结构
中间丝又称中间纤维（intermediate filament，IF），几乎存在于绝大多数的真核细胞中，与微丝和微管一起共同组成了细胞骨架。作为细胞骨架中最稳定的组成部分，在细胞被牵伸的时候为细胞提供机械和压力应对弹性，在细胞的构建以及形态的稳定上起着关键作用。
对于中间丝蛋白家族，他们都共享一个通用的三域原型结构，该结构包括一个氨基末端头结构域（tail domain）、一个羧基末端尾结构域（head domain）和一个中心α-螺旋杆结构域（α-helical rod domain）；其中α-螺旋杆结构域由四个杆状结构域子螺旋（coil 1A, coil 1B, coil 2A 和 coil 2B）构成，并由三个连接域（L1、L12和L2）将其隔开[1]。
中间丝蛋白结构 源自[1]
在不同的中间丝蛋白中，球状头部和尾部结构域的氨基酸序列有很大的差异，杆状结构域则高度保守[2]。这一保守的杆状基本结构也是中间丝蛋白进一步装配成高级结构的基础。
在角蛋白中，由I型和II型角蛋白成对组成一个异源二聚体，再由两个反平行异源二聚体组成四聚体，作为中间丝蛋白最简单的可溶性单位；八个四聚体又能够合并成原纤维/单位长度原丝（ULF），最终四个原纤维能够装配成完整的角蛋白中间丝。而对于结蛋白（desmin）与波形蛋白（vimentin），它们则是以同源二聚体的形式进行装配的[3]。
中间丝组装 源自[4]
中间丝蛋白与疾病
我们人体内，大约有70种不同的基因编码着各种各样的中间丝蛋白，这些蛋白质在形态上大都相似，却有着明显不同的分布和功能；相关基因的突变或是蛋白水平的异常都会导致各种疾病。
根据氨基酸序列同源性及装配路径的不同，可将中间丝蛋白分为六种类型（I，II，III，IV，V和VI）：
中间丝蛋白分类 源自[1&5]
Ⅰ型和Ⅱ型是角蛋白（keratins），存在于上皮细胞、毛发和指甲。根据氨基酸序列和等电点，Ⅰ型角蛋白也称为酸性角蛋白，Ⅱ型则称为中性或碱性角蛋白。
角蛋白的突变会造成基底细胞对创伤、病毒的抵抗力降低，导致感染或皮肤相关疾病。如角蛋白K1和K10突变与表皮过度角化有关，可引起先天性鱼鳞样红皮病(EHK)[6]；K5和K14突变在单纯大疱性表皮松解症(EBS)患者体内发现[7]。K8、K18、K19突变后使人体对肝炎病毒易感[8]；K17突变会引起多发性脂囊瘤和先天性甲肥厚II型 [9]。
Ⅲ型中，波形蛋白（Vimentin）分布于间充质，其过表达能够导致上皮细胞和间充质细胞的分化或相互转化（EMT），这一过程能够增加癌细胞的侵袭性和迁移性[10]；结蛋白（Desmin）在所有肌肉中表达，其突变可以引起严重的肌病[11]；胶质纤维酸性蛋白（GFAP）主要表达于胶质细胞，尤其是星形胶质细胞中，其突变会导致罕见的神经退行性疾病Alexander病[12]；外周蛋白（Peripherin）则表达于外周神经元，已被证实与肌萎缩性侧索硬化症（ALS）高度关联[13]。
Ⅳ型中间丝蛋白，中枢神经系统神经丝蛋白（Neurofilaments）的异常积累是ALS等很多神经退行性疾病的一个重要病理标志；α连接蛋白（α-Internexin）的相关研究表明其可作为神经丝蛋白三联体的第四亚基参与蛋白聚集[14]。
表达于肌肉中的联丝蛋白（Synemin）则被发现与肿瘤密切相关，沉默Synemin会抑制星型细胞瘤进展，反之表达Synemin会促进胶质母细胞瘤增殖[15]。巢蛋白（Nestin）作为神经上皮干细胞的分子标记物，也被发现可作为一些肿瘤干细胞的标志物[16]，是一个备受关注的明星靶标。
Ⅴ型中间丝蛋白，核纤层蛋白(nuclear lamins)是唯一一种存在于细胞核内的中间丝蛋白，其相关疾病一般由lamins突变导致。据研究报道lamins突变会导致4类不同疾病:1）横纹肌疾病；2）脂肪代谢障碍综合征；3）周围神经病变；4）早衰综合征 [17] 。
最后是Ⅵ型中间丝蛋白，珠状纤维结构蛋白（BFSP1/Filensin/CP115和BFSP2/Phakinin/CP49）是晶状体中特异的中间丝蛋白，因此独特的珠状纤维结构而得名，因其独特的序列而被单独划分一类。珠状纤维结构蛋白的紊乱，主要还是破坏晶状体功能，其突变会引起白内障[18]。
以上，仅仅只是中间丝蛋白相关研究中的一部分。面对成员众多、分布广泛的中间丝蛋白家族，科学家们展开了大量的探索；也发现了人体中太多的疾病与之息息相关。
随着中间丝蛋白家族的更多背景被发掘，其研究潜力也在不断提高，部分关键明星分子，甚至已经成为某些疾病的标志物，被广泛应用于各临床领域，有望成为肿瘤等相关疑难杂症的突破口。而咱们文章开头提到的头发问题，其实部分角蛋白相关研究已经有一定的进展。
说不定在不远的将来，我们那些因为科研而牺牲的秀发，也会因为科研而再次复活！
中间丝相关抗体推荐
都讲到这儿了，小p就不得不推荐一下咱家的中间丝家族相关抗体了！目前Proteintech拥有多种类型中间丝蛋白相关抗体，并且都经过了全面科学的验证来进行质量把控。
在此，小P诚挚的邀请各位在中间丝蛋白相关领域探索的小伙伴：尝试一下Proteintech的抗体吧，让我们一起为科研而并肩奋斗，为那逝去的“秀发”复仇！
中间丝蛋白相关抗体列表
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参考文献（向下滑动查看更多）
1.Omary, M. B., Coulombe, P. A., & McLean, W. I. (2004). Intermediate filament proteins and their associated diseases. New England Journal of Medicine, 351(20), 2087-2100.
2.Snider, N. T., & Omary, M. B. (2014). Post-translational modifications of intermediate filament proteins: mechanisms and functions. Nature reviews Molecular cell biology, 15(3), 163-177.
3.Eldirany, S. A., Lomakin, I. B., Ho, M., & Bunick, C. G. (2021). Recent insight into intermediate filament structure. Current opinion in cell biology, 68, 132-143.
4.Bott, C. J., & Winckler, B. (2020). Intermediate filaments in developing neurons: Beyond structure. Cytoskeleton, 77(3-4), 110-128.
5.Godsel, L. M., Hobbs, R. P., & Green, K. J. (2008). Intermediate filament assembly: dynamics to disease. Trends in cell biology, 18(1), 28-37.
6.Cheng J, Syder AJ, Yu QC, Letai A, Paller AS, Fuchs E. The genetic basis of epidermolytic hyperkeratosis: a disorder of differentiation-specific epidermal keratin genes. Cell. 1992 Sep 4;70(5):811-9.
7.Bonifas JM, Rothman AL, Epstein EH Jr. Epidermolysis bullosa simplex: evidence in two families for keratin gene abnormalities. Science. 1991 Nov 22;254(5035):1202-5.
8.Omary MB, Ku NO, Strnad P, Hanada S. Toward unraveling the complexity of simple epithelial keratins in human disease. J Clin Invest. 2009 Jul;119(7):1794-805.
9.Irvine AD, McLean WH. Human keratin diseases: the increasing spectrum of disease and subtlety of the phenotype-genotype correlation. Br J Dermatol. 1999 May;140(5):815-28.
10.Satelli A, Li S. Vimentin in cancer and its potential as a molecular target for cancer therapy. Cell Mol Life Sci. 2011 Sep;68(18):3033-46. doi: 10.1007/s00018-011-0735-1.
11.Muñoz-Mármol AM, Strasser G, Isamat M, Coulombe PA, Yang Y, Roca X, Vela E, Mate JL, Coll J, Fernández-Figueras MT, Navas-Palacios JJ, Ariza A, Fuchs E. A dysfunctional desmin mutation in a patient with severe generalized myopathy. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998 Sep 15;95(19):11312-7.
12.Liem RK, Messing A. Dysfunctions of neuronal and glial intermediate filaments in disease. J Clin Invest. 2009 Jul;119(7):1814-24.
13.He CZ, Hays AP. Expression of peripherin in ubiquinated inclusions of amyotrophic lateral sclerosis. J Neurol Sci. 2004 Jan 15;217(1):47-54.
14.Yuan A, Rao MV, Sasaki T, Chen Y, Kumar A, Veeranna, Liem RK, Eyer J, Peterson AC, Julien JP, Nixon RA. Alpha-internexin is structurally and functionally associated with the neurofilament triplet proteins in the mature CNS. J Neurosci. 2006 Sep 27;26(39):10006-19.
15.Heo DH, Kim SH, Yang KM, et al. A histopathological diagnostic marker for human spinal astrocytoma: expression of glial fibrillary acidic protein-delta. J Neurooncol. 2012;108:45–52.
16.Neradil J, Veselska R. Nestin as a marker of cancer stem cells. Cancer Sci. 2015 Jul;106(7):803-11.
17.Worman HJ, Bonne G. "Laminopathies": a wide spectrum of human diseases. Exp Cell Res. 2007 Jun 10;313(10):2121-33.
18.Perng MD, Zhang Q, Quinlan RA. Insights into the beaded filament of the eye lens. Exp Cell Res. 2007 Jun 10;313(10):2180-8.
END
