114年:(醫檢)血液(2)

下列何種蛋白質不參與紅血球細胞膜骨架( membrane skeleton )之橫向連結( horizontal interaction )?

Aankyrin
Bα-spectrin
Cband 3 protein
Dprotein 4.1

詳細解析

本題觀念

紅血球(red blood cell, RBC)膜骨架(membrane skeleton)是貼在脂質雙層內側的二維蛋白網絡,其穩定性由兩類交互作用維繫:

  • 橫向連結(horizontal interaction):構成骨架網格「鋪面」的力量,主體是 spectrin 異二聚體經 head-to-head 自我締合形成的四聚體(self-association),以及 spectrin–actin–protein 4.1R 接合複合體(junctional complex)。成員包含 α/β-spectrin、actin、protein 4.1R、adducin、dematin 等。
  • 垂直連結(vertical interaction):把骨架「釘」在脂質雙層上的力量,主軸是 ankyrin–band 3–β-spectrin(再由 protein 4.2 強化),以及 protein 4.1R–glycophorin C–p55。

本題問「不參與橫向連結」者。

選項分析

(A) ankyrin ankyrin 是連接 β-spectrin(第 14–15 repeat)與跨膜蛋白 band 3 的接合 adaptor,功能上屬於垂直連結而非橫向連結。因此嚴格而言,ankyrin 同樣不是橫向連結的成員——這正是本題措辭歧義所在(詳見答案解析),其推理在學理上站得住腳,並非「完全錯誤」。

(B) α-spectrin spectrin 以 α/β 異二聚體經 head-to-head 自我締合形成四聚體,是橫向連結的主結構。參與橫向連結

(C) band 3 protein(依官方答案為本題正解) band 3(AE1/anion exchanger 1)是跨膜的整合膜蛋白(integral membrane protein),本身並不屬於膜骨架這個周邊蛋白網絡,而是骨架經 ankyrin 垂直錨定到脂質雙層的「錨點」。它不參與橫向連結

(D) protein 4.1 protein 4.1R 強化 spectrin–actin 接合,是 junctional complex 的核心成員之一。參與橫向連結

答案解析

依考選部公布之標準答案,本題選 (C) band 3 protein

四個選項中,(B) α-spectrin 與 (D) protein 4.1 確屬橫向連結成員,可先排除;真正「不參與橫向連結」的候選是 (A) ankyrin 與 (C) band 3——兩者其實都屬於垂直連結,這使本題在措辭上具有歧義。

官方單選取 (C) 的可能理由:band 3 是四個選項中唯一的跨膜整合蛋白,它根本不算「膜骨架(周邊蛋白網絡)」的一員,只是骨架垂直錨定的對象,因此「最不屬於骨架的橫向網絡」。相對地,ankyrin 雖也司垂直連結,但它本身仍是骨架相關的周邊 adaptor 蛋白。命題者要挑「最明確不參與橫向連結」者時,band 3 是最無爭議的答案。

惟須誠實指出:若題目嚴格只問「是否參與 horizontal interaction」,ankyrin 同樣不參與,與 band 3 形成雙合理答案。考生選 (A) 的推理並無學理錯誤,只是在單選題格式下以官方 (C) 為準。

臨床對照可加深記憶:橫向連結缺陷 → 遺傳性橢圓形紅血球症(hereditary elliptocytosis)垂直連結缺陷(ankyrin、band 3、spectrin、protein 4.2)→ 遺傳性球形紅血球症(hereditary spherocytosis)。ankyrin 與 band 3 的缺陷都造成球形紅血球症,正反映兩者同屬垂直連結。

核心知識點

  • 橫向連結 = spectrin 四聚體自我組裝 + spectrin–actin–protein 4.1R junctional complex(成員:α/β-spectrin、actin、protein 4.1R、adducin、dematin)
  • 垂直連結 = ankyrin–band 3–β-spectrin(+protein 4.2)與 protein 4.1R–glycophorin C
  • band 3 與 ankyrin 皆屬垂直連結;band 3 另為跨膜整合蛋白,非骨架周邊蛋白
  • 記憶法:橫向壞 → 橢圓形;垂直壞 → 球形
  • 本題 (A) 與 (C) 嚴格皆非橫向連結,官方取唯一跨膜蛋白 (C),屬措辭歧義題;勿將 (A) 視為完全錯誤

臨床重要性

紅血球能在循環中反覆通過比自身還窄的微血管而不破裂,靠的就是膜骨架橫向(維持完整性、抗剪力)與垂直(防止雙層與骨架剝離)兩種連結的平衡。垂直連結蛋白(ankyrin 最常見,其次 band 3、β-spectrin、protein 4.2)缺陷會使脂質雙層失去支撐而出泡、表面積流失,紅血球變球形,即遺傳性球形紅血球症;橫向連結(spectrin 自我締合、protein 4.1R)缺陷則導致遺傳性橢圓形紅血球症。理解此分類有助於由膜蛋白缺陷推斷紅血球形態與溶血機轉。

參考資料

  1. Anatomy of the red cell membrane skeleton: unanswered questions — Blood (ASH)
  2. The Red Cell Membrane, Part 1 — Hematology & Oncology
  3. Erythrocyte Band 3 Protein — ScienceDirect Topics