神經絲蛋白

神經絲（NF）是在神經元的細胞質中發現的中間絲。它們是蛋白質聚合物，直徑約10nm，長度許多微米。它們與微管和微絲一起形成神經元細胞骨架。

中文名稱	神經絲蛋白
英文名稱	neurofilament protein;NFP
定　　義	構成神經細胞軸突中間絲的蛋白質。由三種特定的蛋白亞基（NF-L，NF-M，NL-H）組裝而成。其功能是提供彈性使神經纖維易於伸展和防止斷裂。
套用學科	細胞生物學（一級學科），細胞化學（二級學科）

神經絲

神經絲（NF）是在神經元的細胞質中發現的中間絲。它們是蛋白質聚合物，直徑約10nm，長度許多微米。它們與微管和微絲一起形成神經元細胞骨架。它們被認為主要起作用，為軸突提供結構支持並調節軸突直徑，這會影響神經傳導速度。形成神經絲的蛋白質是中間絲蛋白家族的成員，其基於其基因組織和蛋白質結構分為6類。I類和II類是在上皮細胞中表達的角蛋白。III類含有蛋白質波形蛋白，結蛋白，外周蛋白和膠質原纖維酸性蛋白（GFAP）。請注意，由Portier及其同事於1983年命名的神經元中間絲蛋白外周蛋白不應與另一種同名蛋白質（也稱為外周蛋白-2）混淆或在視網膜中表達的外周蛋白-2 / rds）。IV類由神經絲蛋白L，M，H和internexin組成。V類由核纖層蛋白組成，VI類由蛋白質巢蛋白組成。IV類中間絲基因都具有兩個獨特的內含子，這些內含子在其他中間絲基因序列中沒有發現，這表明來自一個原始IV類基因的共同進化起源。術語神經纖維是一個過時的術語，指的是在組織學染色的組織切片中觀察到神經細胞中神經絲束的纖維狀外觀。

神經絲蛋白

神經絲的蛋白質組成在不同的動物門中變化很大。大多數人都知道哺乳動物的神經絲。歷史上，哺乳動物神經絲最初被認為僅由三種蛋白質組成，稱為神經絲蛋白L（低分子量; NFL），M（中等分子量; NFM）和H（高分子量; NFH）。這些蛋白質是從軸突運輸的研究中發現的，通常被稱為“神經絲三聯體”。然而，現在很明顯，哺乳動物神經系統中的神經絲也含有蛋白質間隔物並且周圍神經系統中的神經絲也可含有蛋白質外周蛋白。因此，哺乳動物神經絲是多達五種不同蛋白質的雜聚物：NFL，NFM，NFH，internexin和外周蛋白，並且認為神經絲僅由神經絲三聯體蛋白組成是不正確的。此外，很明顯，五種神經絲蛋白可以在不同的神經細胞類型和不同的發育階段以不同的組合和不同的化學計量進行組合。任何給定神經細胞中神經絲的精確組成取決於當時該細胞中神經絲蛋白的相對表達水平。例如，NFH表達在發育中的神經元中是低的並且在有髓神經的神經元中在出生後增加。在成人神經系統中，小的無髓鞘軸突中的神經絲含有更多的外周蛋白和更少的NFH，而大的有髓鞘軸突中的神經絲含有更多的NFH和更少的外周蛋白。III類中間絲亞基，波形蛋白，在發展神經元和幾個非常不尋常的神經元在與IV類蛋白質，如所述關聯成人表達水平的神經元的的視網膜。

人神經絲亞基蛋白

蛋白	胺基酸	NCBI Ref Seq	預測分子量	表觀分子量（SDS-PAGE）
外周	470	NP_006253.2	53.7 kDa	~56 kDa
Internexin	499	NP_116116.1	55.4 kDa	~66 kDa
神經絲蛋白L	543	NP_006149.2	61.5 kDa	~70 kDa
神經絲蛋白M	916	NP_005373.2	102.5 kDa	~160 kDa
神經絲蛋白H	1020	NP_066554.2	111.9 kDA	~200 kDa

三聯蛋白基於它們的相對大小（低，中，高）命名。通過SDS-PAGE測定的每種蛋白質的表觀分子量大於從氨基序列預測的質量。這是由於這些蛋白質的異常電泳遷移，並且由於其高帶電荷胺基酸含量和廣泛的磷酸化，對於神經絲蛋白質M和H而言尤其極端。所有三種神經絲三聯蛋白都含有長鏈富含谷氨酸和賴氨酸殘基的多肽序列，NF-M尤其是NF-H也含有多個串聯重複的絲氨酸磷酸化位點。這些位點幾乎都含有肽賴氨酸 - 絲氨酸 - 脯氨酸（KSP），並且磷酸化通常在軸突而非樹突神經絲上發現。人NF-M具有13個這些KSP位點，而人NF-H由兩個等位基因表達，其中一個產生44個和其他45個KSP重複。

神經絲組裝和結構

與其他中間絲蛋白一樣，神經絲蛋白都具有共同的中心α螺旋區，稱為桿結構域，因為其棒狀三級結構，側翼為氨基末端和羧基末端結構域，其大部分是非結構化的。兩個神經絲蛋白的棒結構域二聚化形成α-螺旋捲曲螺旋。兩個二聚體以交錯的反平行方式締合以形成四聚體。該四聚體被認為是神經絲的基本亞基（即結構單元）。四聚體亞基並排結合形成單位長度的長絲，然後端對端退火形成成熟的神經絲聚合物，但這些亞基在聚合物中的精確組織尚不清楚，主要是因為異質蛋白組合物和不能結晶神經絲或神經絲蛋白。結構模型通常假設細絲橫截面中有八個四聚體（32個神經絲多肽），但線性質量密度的測量表明這可以變化。

神經絲蛋白的氨基末端結構域含有許多磷酸化位點，並且似乎對細絲組裝期間的亞基相互作用很重要。羧基末端結構域似乎是缺乏α螺旋或β摺疊的固有無序結構域。神經絲蛋白的不同大小主要是由於羧基末端結構域長度的差異。這些結構域富含酸性和鹼性胺基酸殘基。NFM和NFH的羧基末端結構域最長，並通過磷酸化和糖基化等翻譯後修飾進行廣泛修飾。體內。它們從燈絲主幹徑向突出，形成高度帶電和非結構化區域的密集刷狀邊界，類似於瓶刷上的刷毛。已經提出這些熵性褶皺區域以限定每個細絲周圍的排斥區域，有效地將細絲與它們的鄰居間隔開。以這種方式，羧基末端突出物最大化了神經絲聚合物的空間填充性質。通過電子顯微鏡觀察，這些區域顯示為稱為側臂的投影，似乎與相鄰的細絲接觸。

神經絲功能

在軸突中特別高濃度的脊椎動物神經元中發現神經絲，其中它們全部沿軸突的長軸平行排列，形成連續重疊的陣列。已經提出它們用作增加軸突直徑的空間填充結構。它們對軸突直徑的貢獻取決於軸突中神經絲的數量及其填充密度。軸突中神經絲的數量被認為是由神經絲基因表達決定的和軸突運輸。長絲的填充密度由它們的側臂確定，側臂限定了相鄰長絲之間的間距。側臂的磷酸化被認為增加了它們的延展性，通過相鄰長絲的側臂之間的二價陽離子的結合增加了相鄰長絲之間的間距

在發育早期，軸突是狹窄的過程，包含相對較少的神經絲。那些成為有髓鞘的軸突會累積更多的神經絲，從而推動其口徑的擴張。在軸突生長並與其靶細胞連線後，軸突的直徑可能增加多達五倍。這是由於從神經細胞體輸出的神經絲數量增加以及它們的運輸速度減慢引起的。在成熟的有髓鞘軸突中，神經絲可以是單個最豐富的細胞質結構並且可以占據大部分軸突橫截面區域。例如，大的有髓鞘軸突可在一個橫截面中包含數千個神經絲。

具有神經絲異常的突變小鼠具有類似於肌萎縮側索硬化的表型。

神經絲運輸

除了它們在軸突中的結構作用外，神經絲也是軸突運輸的貨物。軸突中的大多數神經絲蛋白在神經細胞體內合成，在那裡它們在約30分鐘內迅速組裝成神經絲聚合物。這些組裝神經絲聚合物沿軸突運輸微管動力由微管軌道運動蛋白。細絲雙向移動，即朝向軸突尖端（順行）和朝向細胞體（逆行），但淨方向是順行。長絲在短時間尺度（秒或分鐘）上以高達8μm/ s的速度移動，平均速度約為1μm/ s。然而，較長時間尺度（小時或天）的平均速度很慢，因為運動非常罕見，包括由長時間停頓中斷的短暫衝刺。因此，在長時間尺度上，神經絲在軸突運輸的緩慢組成部分中移動。

臨床和研究套用

已經開發了許多針對神經絲蛋白的特異性抗體並且可商購獲得。這些抗體可用於使用免疫螢光顯微鏡或免疫組織化學檢測細胞和組織中的神經絲蛋白。此類抗體廣泛用於鑑定組織切片和組織培養中的神經元及其過程。VI類中間絲蛋白巢蛋白在發育中的神經元和神經膠質中表達。巢蛋白被認為是神經幹細胞的標誌物，並且該蛋白的存在被廣泛用於定義神經發生。隨著發育的進行，這種蛋白質會丟失

神經絲抗體也常用於診斷性神經病理學。用這些抗體染色可以區分神經元（神經絲蛋白的陽性）和神經膠質（神經絲蛋白的陰性）。

使用神經絲蛋白作為神經退行性疾病中軸突損傷的生物標誌物也具有相當大的臨床意義。當神經元或軸突退化時，神經絲蛋白被釋放到血液或腦脊髓液中。因此，腦脊液和血漿中神經絲蛋白的免疫測定可用作神經疾病中軸突損傷的指標。NFL是肌萎縮側索硬化症，多發性硬化症以及最近亨廷頓氏病的疾病監測的有用標誌物。