細(xì)胞骨架（cytoskeleton）是指真核細(xì)胞中的蛋白質(zhì)纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于早期電鏡制樣通常采用低溫固定，而細(xì)胞骨架會(huì)在低溫下解聚，直到20世紀(jì)60年代后，使用戊二醛常溫固定才逐漸認(rèn)識(shí)到其存在。

細(xì)胞骨架不僅在維持細(xì)胞形態(tài)、承受外力和保持細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性方面起重要作用，還參與了許多重要的生命活動(dòng)（如圖1所示）。例如，在細(xì)胞分裂中，細(xì)胞骨架牽引染色體分離；在物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程中，各類(lèi)小泡和細(xì)胞器可沿著細(xì)胞骨架定向轉(zhuǎn)運(yùn)；在肌肉細(xì)胞中，細(xì)胞骨架與結(jié)合蛋白共同組成動(dòng)力系統(tǒng)；而在白細(xì)胞的遷移、精子的游動(dòng)以及神經(jīng)細(xì)胞軸突和樹(shù)突的伸展等方面也與細(xì)胞骨架密切相關(guān)。此外，在植物細(xì)胞中，細(xì)胞骨架指導(dǎo)細(xì)胞壁的合成。

細(xì)胞骨架主要由微絲（microfilament, MF）、微管（microtubule, MT）和中間纖維（intermediate filament, IF）構(gòu)成。微絲確定了細(xì)胞表面特征，并使細(xì)胞能夠運(yùn)動(dòng)和收縮；微管決定了膜性細(xì)胞器的位置并作為膜泡運(yùn)輸?shù)能壍溃欢虚g纖維賦予細(xì)胞張力和抗剪切力。

微絲、微管與中間纖維位于細(xì)胞質(zhì)中，被稱(chēng)為胞質(zhì)骨架。這些結(jié)構(gòu)由單體蛋白通過(guò)較弱的非共價(jià)鍵結(jié)合在一起，形成纖維型多聚體，并容易進(jìn)行組裝和去組裝，這是實(shí)現(xiàn)其功能所必需的特點(diǎn)。

廣義上的細(xì)胞骨架還包括核骨架（nucleoskeleton）、核纖層（nuclear lamina）和細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix），它們共同構(gòu)成了貫穿于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞外的一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖1展示了細(xì)胞骨架的主要功能。 細(xì)胞骨架是細(xì)胞功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，在外界刺激或細(xì)胞分裂、分化過(guò)程中，細(xì)胞形態(tài)會(huì)相應(yīng)變化，這與信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)控細(xì)胞骨架的動(dòng)態(tài)變化密切相關(guān)。細(xì)胞骨架作為真核細(xì)胞中的動(dòng)態(tài)蛋白質(zhì)纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，主要由微絲(microfilaments, MF)、微管(microtubules, MT)和中間纖維(intermediate filaments, IF)構(gòu)成。

微絲是由肌動(dòng)蛋白聚合而成的多聚體，廣泛存在于應(yīng)力纖維、黏著斑、偽足及收縮環(huán)中。其結(jié)構(gòu)組成單元是球狀肌動(dòng)蛋白(globular actin, G-actin)，在ATP和多種微絲相關(guān)蛋白的作用下，通過(guò)與絲狀肌動(dòng)蛋白(filamentous actin, F-actin)不斷組裝和解聚的轉(zhuǎn)換，參與調(diào)控細(xì)胞形態(tài)改變、黏附、遷移及胞質(zhì)分裂等行為。

微管由α-tubulin和β-tubulin聚合組成，在微管相關(guān)蛋白的作用下組裝形成中空管狀結(jié)構(gòu)。在細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸與胞質(zhì)分裂過(guò)程中，微管扮演著重要角色。微絲和微管細(xì)胞骨架相互聯(lián)系、相互依賴(lài)，共同參與調(diào)控細(xì)胞行為。

細(xì)胞遷移是惡性腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟之一。細(xì)胞骨架及其結(jié)合蛋白是細(xì)胞遷移過(guò)程的物質(zhì)基礎(chǔ)；細(xì)胞定向運(yùn)動(dòng)需要細(xì)胞骨架的參與，尤其是由肌動(dòng)蛋白組成的微絲骨架。微絲和微管不僅在穩(wěn)定細(xì)胞形態(tài)、承受外力刺激及維持細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)有序性方面起重要作用，還參與調(diào)控細(xì)胞遷移、黏附、分裂以及細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞。

cAMP介導(dǎo)的信號(hào)通路與細(xì)胞骨架之間存在互動(dòng)效應(yīng)，這對(duì)細(xì)胞增殖、凋亡、黏附和遷移等行為至關(guān)重要。cAMP依賴(lài)的蛋白激酶A（PKA）作為cAMP的主要靶向蛋白，參與這些過(guò)程。PKA通過(guò)磷酸化作用激活RhoA，增強(qiáng)其與Rho二磷酸鳥(niǎo)苷解離抑制因子(RhoGDI) 的結(jié)合能力，從而反向抑制RhoA活性。

整合素能夠與細(xì)胞骨架雙向信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。當(dāng)整合素未與配體結(jié)合時(shí)，它分散在細(xì)胞表面且不與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架相連；一旦與ECM中的配體結(jié)合，則通過(guò)其胞內(nèi)域與細(xì)胞骨架發(fā)生聯(lián)系并簇集。此外，整合素可反饋調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架的組裝，并可通過(guò)介導(dǎo)粘附激活Rho家族小G蛋白。