肌動蛋白是一個球狀多功能蛋白家族，在細胞骨架中形成微絲，在肌纖維中形成細絲。它基本上存在于所有真核細胞中，其濃度可能超過100μM；它的質量大約為42kDa，直徑為4到7nm。

肌動蛋白是細胞中兩種細絲的單體亞基：微絲，細胞骨架的三個主要成分之一，和細絲，肌肉細胞中收縮裝置的一部分。它可以作為稱為G-肌動蛋白（球狀）的游離單體存在，也可以作為稱為F-肌動蛋白（絲狀）的線性聚合物微絲的一部分存在，這兩者對于重要的細胞功能至關重要，例如在運動過程中細胞的移動和收縮細胞分裂。

肌動蛋白參與許多重要的細胞過程，包括肌肉收縮、細胞運動、細胞分裂和胞質分裂、囊泡和細胞器運動、細胞信號傳導以及細胞連接和細胞形狀的建立和維持。許多這些過程是由肌動蛋白與細胞膜的廣泛而密切的相互作用介導的。在脊椎動物中，肌動蛋白的三個主要組同種型，的α，測試，和伽瑪已被識別。在肌肉組織中發現的α肌動蛋白是收縮裝置的主要成分。β和γ肌動蛋白作為細胞骨架的組成部分和內部細胞運動的介質共存于大多數細胞類型中。據信，肌動蛋白形成的各種結構使其能夠履行如此大范圍的功能，這是通過原肌球蛋白沿細絲的結合來調節的。

細胞動態形成微絲的能力提供了支架，使其能夠根據環境或生物體的內部信號快速重塑自身，例如，增加細胞膜吸收或增加細胞粘附以形成細胞組織。其他酶或細胞器如纖毛可以錨定在這個支架上，以控制外部細胞膜的變形，從而允許內吞作用和胞質分裂。它也可以自行或借助分子馬達產生運動.因此，肌動蛋白有助于諸如囊泡和細胞器的細胞內運輸以及肌肉收縮和細胞遷移等過程。因此，它在胚胎發生、傷口愈合和癌細胞侵襲中起著重要作用。肌動蛋白的進化起源可以追溯到具有等效蛋白質的原核細胞。來自原核生物和古細菌的肌動蛋白同源物聚合成不同的螺旋或線性細絲，由一根或多根鏈組成。然而，原核生物和古細菌中保留了鏈內接觸和核苷酸結合位點。最后，肌動蛋白在基因表達的控制中起著重要作用。

大量的疾病和疾病是由引起突變在等位基因的的基因調節生產肌動蛋白或其相關的蛋白質。肌動蛋白的產生也是一些病原微生物感染過程的關鍵。調節人類肌動蛋白生成的不同基因的突變會導致肌肉疾病、心臟大小和功能的變化以及耳聾。細胞骨架的構成也與細胞內細菌和病毒的致病性有關，尤其是在與逃避免疫系統作用相關的過程中。

肌動蛋白的氨基酸序列是最高度保守的蛋白質之一，因為它在進化過程中幾乎沒有變化，在藻類和人類等不同物種中的差異不超過20%。因此，它被認為具有優化的結構。它有兩個顯著特征：它是一種緩慢水解ATP的酶，ATP是生物過程的“通用能量貨幣”。然而，需要ATP以保持其結構完整性。其高效的結構是由幾乎xxx的折疊過程。此外，它能夠進行比任何其他蛋白質更多的相互作用，這使它能夠在幾乎所有細胞生命水平上執行比其他蛋白質更廣泛的功能。肌球蛋白是與肌動蛋白結合的蛋白質的一個例子。另一個例子是絨毛蛋白，它可以根據周圍介質中鈣陽離子的濃度將肌動蛋白編織成束或切割細絲。

肌動蛋白是真核生物中含量最豐富的蛋白質之一，它存在于整個細胞質中。事實上，在肌肉纖維中，它占總細胞蛋白質重量的20%，在其他細胞中占1%到5%。然而，不僅有一種肌動蛋白；的基因，對于肌動蛋白的代碼被定義為一個基因家族（家族，其在植物中包含超過60個元素，包括基因和假基因和人類中多于30種元素）。這意味著每個個體的遺傳信息都包含產生肌動蛋白變體（稱為同種型)的功能略有不同。反過來，這意味著真核生物表達不同的基因，這些基因產生：α-肌動蛋白，在收縮結構中發現；β-肌動蛋白，位于細胞擴張邊緣，利用細胞結構的投影作為移動手段；和γ-肌動蛋白，它存在于應力纖維的細絲中。除了存在于生物體同種型之間的相似性之外，甚至在包含在不同真核域中的生物體之間，結構和功能也存在進化保守性。在細菌中，肌動蛋白同系物MreB已被鑒定，這是一種能夠聚合成微絲的蛋白質；在古細菌中，同系物Ta0583與真核肌動蛋白更相似。

細胞肌動蛋白有兩種形式：稱為G-肌動蛋白的單體小球和稱為F-肌動蛋白的聚合細絲（即由許多G-肌動蛋白單體組成的細絲）。F-肌動蛋白也可以描述為微絲。兩條平行的F-肌動蛋白鏈必須旋轉166度才能正確地相互重疊。這產生了在細胞骨架中發現的微絲的雙螺旋結構。微絲直徑約為7nm，螺旋每37nm重復一次。每個肌動蛋白分子都與一個三磷酸腺苷(ATP)或二磷酸腺苷(ADP)分子結合，后者與Mg2+陽離子。與所有可能的組合相比，最常見的肌動蛋白形式是ATP-G-肌動蛋白和ADP-F-肌動蛋白。

肌動蛋白形成的細絲（“F-肌動蛋白”或微絲）是真核細胞骨架的基本要素，能夠進行非常快速的聚合和解聚動力學。在大多數細胞中，肌動蛋白絲形成更大規模的網絡，這對細胞中的許多關鍵功能至關重要：

• 各種類型的肌動蛋白網絡（由肌動蛋白絲制成）為細胞提供機械支持，并提供通過細胞質的運輸路線以幫助信號轉導。
• 肌動蛋白網絡的快速組裝和拆卸使細胞能夠遷移（細胞遷移）。
• 在后生動物肌肉細胞中，成為肌球蛋白產生力量以支持肌肉收縮的支架。
• 在非肌肉細胞中，作為貨物運輸肌球蛋白（非常規肌球蛋白）如肌球蛋白V和VI的軌道。非常規肌球蛋白使用ATP水解以比擴散快得多的定向方式運輸貨物，例如囊泡和細胞器。肌球蛋白V走向肌動蛋白絲的帶刺末端，而肌球蛋白VI走向尖端。大多數肌動蛋白絲的倒刺端朝向細胞膜，尖端朝向細胞內部。這種安排使肌球蛋白V成為出口貨物的有效發動機，而肌球蛋白VI成為進口貨物的有效發動機。

肌動蛋白存在于細胞質和細胞核中。它的位置受細胞膜信號轉導通路的調節，該通路整合了細胞接收的刺激，從而刺激肌動蛋白網絡的重組。在網柄菌中，已發現磷脂酶D干預磷酸肌醇途徑。肌動蛋白絲在肌肉纖維中特別穩定且豐富。內肌（肌肉纖維的基本形態和生理單位）肌動蛋白同時存在于I和A帶中；肌球蛋白也存在于后者中。

肌動蛋白在科學和技術實驗室中用作分子馬達（如肌球蛋白（在肌肉組織中或在肌肉組織外部）的軌道）和細胞功能的必要成分。它也可以用作診斷工具，因為它的一些異常變體與特定病理的出現有關。

• 納米技術。肌動蛋白-肌球蛋白系統充當分子馬達，允許囊泡和細胞器在整個細胞質中運輸。肌動蛋白有可能應用于納米技術，因為它的動態能力已在許多實驗中得到利用，包括在無細胞系統中進行的實驗。基本的想法是使用微絲作為軌道來引導可以傳輸給定負載的分子馬達。也就是說，肌動蛋白可用于定義一個回路，沿該回路可以或多或少地以受控和定向的方式運輸負載。在一般應用方面，它可以用于分子的定向傳輸，以便在確定的位置沉積，這將允許納米結構的受控組裝。這些屬性可以應用于實驗室過程，例如芯片實驗室、納米組件力學和將機械能轉化為電能的納米變壓器。

大鼠肺和附睪細胞質肌動蛋白的蛋白質印跡

• 肌動蛋白用作蛋白質印跡中的內部對照，以確定凝膠的每個泳道上加載了等量的蛋白質。在左側所示的印跡示例中，每孔中加載了75μg的總蛋白質。印跡與抗β-肌動蛋白抗體反應（有關印跡的其他詳細信息，請參見參考文獻）

使用肌動蛋白作為內部對照是基于其表達實際上是恒定的并且與實驗條件無關的假設。通過將感興趣基因的表達與肌動蛋白的表達進行比較，可以獲得可以在不同實驗之間進行比較的相對數量，只要后者的表達是恒定的。值得指出的是，肌動蛋白在其基因表達中并不總是具有所需的穩定性。

• 健康。肌動蛋白的一些等位基因導致疾病；出于這個原因，已經開發了檢測它們的技術。此外，肌動蛋白可用作外科病理學中的間接標志物：可以使用其在組織中分布模式的變化作為腫瘤、血管炎和其他疾病侵襲的標志物。此外，由于肌動蛋白與肌肉收縮裝置密切相關，當這些組織萎縮時，它在骨骼肌中的水平會降低，因此它可以用作這一生理過程的標志物。
• 食品技術。通過量化肉中肌動蛋白的含量，可以確定某些加工食品（如香腸）的質量。傳統上，一種方法已經被使用是基于檢測的3-甲基組氨酸在水解這些產品的樣品，因為這化合物存在于肌動蛋白和F-肌球蛋白的重鏈（均為肌肉的主要組件）。這種化合物在肉中的產生源于兩種蛋白質中存在的組氨酸殘基的甲基化。