本文回顾了细胞骨架的相关研究进展，细胞骨架由微丝、微管和中间丝组成，在维持细胞形态、物质运输、细胞运动等方面发挥重要作用。其通过组件的自组装形成长程有序结构，网络架构决定细胞物理属性，还能感知微环境信号影响细胞行为。此外，细胞骨架可能作为 “细胞记忆” 影响细胞未来及子代行为，研究细胞骨架对理解细胞正常和疾病状态下的行为意义重大，未来需结合新模型与实验技术深入探究 。
细胞骨架的功能：细胞骨架是一个由纤维状聚合物和调节蛋白组成的互联网络，它使细胞能够抵抗变形、运输细胞内物质以及在运动中改变形状。
细胞骨架的动态性：尽管细胞骨架的名称暗示它是一个固定的结构，但实际上它是一个动态和适应性的结构，其组成聚合物和调节蛋白处于不断的变化之中。
细胞骨架的组成成分
微管：是最硬的细胞骨架聚合物，组装和拆卸动力学复杂，持久性长度大，能形成线性轨道。在间期作为细胞内运输的 “高速公路”，有丝分裂期重组成纺锤体参与染色体分离，其 “动态不稳定” 特性有助于快速搜索细胞空间。
肌动蛋白丝：刚性比微管低，在交联蛋白作用下可形成多种结构。如丝状伪足中的束状结构参与细胞间通讯和趋化作用，分支网络支撑运动细胞前沿。其组装和拆卸持续进行，为细胞迁移提供持续动力，且受多种信号系统调控。
中间丝：刚度最低，抗拉伸能力强，可与其他细胞骨架成分交联。在多种细胞中响应机械应力组装，如气道上皮细胞中的角蛋白中间丝抵抗剪切应力，核纤层蛋白维持细胞核机械完整性。
细胞骨架的自组装与长程有序性：细胞骨架通过自组装在细胞质中建立长程有序结构，其组件的短程相互作用受信号系统和细胞 “地标” 影响。微管和马达蛋白混合物可自发组装成类似间期细胞的结构，非洲爪蟾卵母细胞提取物能围绕特定微球组装成双极纺锤体。肌动蛋白丝网络的长程有序性由相关蛋白和因子调控，如 Arp2/3 复合物促进分支形成，成帽蛋白终止生长。
细胞骨架的网络架构与力学性质：细胞骨架网络架构对传递应力和感知微环境意义重大。不同架构的网络力学特性不同，随机组织的肌动蛋白丝网络受剪切应力时因细丝缠结和熵弹性变硬；高度有序的分支肌动蛋白丝网络受压时先变硬后变软。网络的弹性来源包括熵弹性和焓弹性，交联蛋白对网络结构和力学性质影响显著。
细胞骨架对机械微环境的感知：细胞通过细胞骨架与外部环境相连，能感知物理信号，如细胞外基质刚度和外力，这些信号影响细胞增殖、分化和形态变化。在发育过程中，细胞外基质蛋白分布影响细胞分裂时纺锤体方向；肿瘤球体受压缩载荷时，细胞增殖和存活受影响。此外，细胞培养环境的力学性质会改变细胞的力学和基因表达特性
细胞骨架的潜在记忆功能：细胞骨架可能具有 “记忆” 功能，能记录细胞过去与机械微环境的相互作用，影响细胞未来行为和子代细胞特征。如体外培养的内皮细胞受剪切应力后，应力纤维重排，去除应力后细胞形状和应力纤维方向的改变恢复缓慢，脱离表面后伸长形状仍会持续。
细胞骨架研究的未来方向：现有研究技术为深入探究细胞骨架提供了机会，新模型和计算模拟对研究细胞力学与细胞骨架关系至关重要。细胞骨架异常会导致多种疾病，如纺锤体功能异常引发染色体不稳定，中间丝蛋白基因突变与多种疾病相关。体外重构纯化蛋白是研究细胞骨架过程的有力工具，且细菌中也发现了与真核细胞骨架聚合物同源的蛋白，对其研究有助于揭示真核细胞骨架的起源
