角蛋白(keratin)是一組相關(guān)蛋白的總稱。角蛋白是所有上皮的主要的細胞骨架蛋白,為胞漿蛋白,屬于中間絲超家族結(jié)構(gòu)蛋白。根據(jù)氨基酸序列和生物化學特性的差異,角蛋白可分為兩型(Ⅰ型和Ⅱ型)。它們在上皮細胞中總是成對地表達,由Ⅰ型和Ⅱ型各一個成員組成,并自身聚集形成三維錨狀絲,從細胞核延伸至細胞膜。這些蛋白絲的作用就像是上皮細胞內(nèi)的壓力承受裝置,對維持細胞的形狀及生存起著關(guān)鍵的作用。當缺乏適合的角蛋白對分子時,角蛋白分子將變得不穩(wěn)定,并且易被蛋白降解酶(蛋白酶)所降解。
角蛋白的表達具有典型的組織和細胞特異性。在皮膚表皮和口腔黏膜上皮這樣的復(fù)層鱗狀上皮中,角蛋白是最豐富的細胞蛋白。角蛋白絲通過橋粒(一種特化的細胞黏附結(jié)構(gòu))黏附于細胞的表面,并通過橋粒將細胞相互連接起來(參見橋粒部分)。根據(jù)細胞的類型以及所處分化階段的不同,上皮組織表達不同的角蛋白對。因此,大多數(shù)復(fù)層上皮在鄰近基底膜的增殖層中表達的角蛋白對為角蛋白5/角蛋白14(K5/K14);這一層通常是唯一的有絲分裂細胞層。這樣,復(fù)層上皮組織不斷地從表面脫落,并由來源于增殖基底細胞區(qū)域(多能干細胞所在部位)的新細胞所替代。
增殖層以上細胞層通常是處于有絲分裂后期并已是處于分化過程中的細胞層,開始表達不同的角蛋白對醫(yī)學教|育網(wǎng)搜集整理,例如,表皮和牙齦組織在棘層表達為角蛋白Kl和Kl0蛋白對,而非角化組織如頰及軟腭則在基底上層產(chǎn)生K4和Kl3蛋白對,鄰近牙表面的結(jié)合上皮則產(chǎn)生一組不同的角蛋白對。在更上層的上皮層中,也有其他的角蛋白的表達,例如在表皮中K2e的表達,以及在牙齦及硬腭組織的分化上層中K6、Kl6和K2p的表達。
基底上皮細胞在所有區(qū)域均表達K5和K14,而Kl9則僅在非角化上皮的基底細胞中表達。角化上皮的基底上分化層有Kl和Kl0的表達,而角化的口腔黏膜上皮(牙齦,硬腭)還有K6和K16的表達,在此之上,還有另外一種角蛋白的表達:K2e(表皮)或K2p(口腔黏膜)。
雖然由增殖細胞到分化細胞的轉(zhuǎn)換得到嚴格地調(diào)控,并且局限于基底和基底上層細胞中,但在正常的修復(fù)過程中,例如傷口的愈合以及在癌癥和銀屑病等疾病中,分化的上層細胞中仍能發(fā)現(xiàn)有絲分裂細胞的存在。這是由于在傷口的愈合過程中,細胞受到了各種炎癥細胞因子以及生長因子的刺激所致。在癌癥發(fā)生過程中,則是由于基因功能的異常而導(dǎo)致細胞增殖失控所致。