Motorproteine

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 21. November 2016
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Motorproteine gehören zu der Gruppe der Cytoskelettproteine. Das Cytoskelett dient der Stabilisierung der Zelle sowie ihrer Bewegung als auch der Transportmechanismen in der Zelle.

Inhaltsverzeichnis

Was sind Motorproteine?

Die Gruppe der Cytoskelettproteine setzt sich aus den Motorproteinen, den Regelproteinen, den Brϋckenproteinen, den Begrenzungsproteinen und den Gerϋstproteinen zusammen. Motorproteine bestehen aus einer Kopf- und einer Schwanzdomäne. Die Kopfdomäne ist auch gleichzeitig die Motordomäne.

Diese dient der Bindung an das Cytoskelett, um eine Protein geformte Struktur zu bilden. Die Motordomäne beinhaltet die Bindungstelle fϋr das Adenosintriphosphat (ATP) und den Bereich des Proteins, welches eine bestimmte Bewegung bei einer Konformationsänderung ausfϋhrt. Die Motordomäne ist in jeder der Untergruppen der Cytoskelettprotein hoch konserviert, d.h. alle Proteine aus derselben Untergruppe besitzen die gleich aufgebaute und fungierende Motordomäne. Die Schwanzdomäne dagegen bindet an das jeweilige Zielprotein. Sie kann auch dazu dienen mehrere Motorproteine miteinander einen Komplex von Proteinen bilden zu lassen.

Funktion, Wirkung & Aufgaben

Die Gruppe der Motorproteine setzt sich aus den Kinesinen, den Prestinen, den Dyneinen und den Myosinen zusammen. Kinesin bildet in der Regel Dimere, sie bilden also paarweise Proteinkomplexe. Diese binden an die Mikrotubuli der Zelle und bewegen sich entlang dieser Mikrotubuli vom Minus in Richtung des Plusendes, also vom Zellkern zur Zellmembran.

Durch diese Bewegung entlang der Mikrotubuli werden Organellen oder Vesikel innnerhalb der Zelle von einem Ort zum nächsten transportiert. Kinesin spielt eine Rolle bei der Neurotransmitter Ausschϋttung, bei der Vesikel mit Neurotransmitter entlang der Mikrotubili bis zur präsynaptischen Membran transportiert werden. Kinesin ist auch bei der Zellteilung involviert. Dynein bildet ähnlich wie Kinesin auch Dimere und bindet an die Mikrotubuli. Jedoch bewegen sich diese vom Plus- zum Minusende also von der Zellmembran zum Zellkern hin. Dies wird auch als retrograder Transport bezeichnet. Spezifische Dyneine kommen in den Fortbewegeungshilfen der Zelle vor, wie Zilien oder Geiβeln, welche auch als Flagellen bezeichnet werden.

Diese befinden sich beispielsweise bei den Spermatozoen. Myosin kann ebenfalls Dimere und bindet an Aktinfilamente. Sie bewegen sich vom Minus- zum Plusende der Filamente und dient wie das bereits beschrieben Kinesin zum Transport von Vesikeln. Der Untertyp Mysoin VI bewegt sich jedoch nicht in diese Reichtung. Zudem kommt Mysoin zusammen mit Aktin verstärkt im Muskelgewebe vor, um dort die Muskelkontraktion ausfϋhren zu können. Dies geschieht durch das ineinander Schieben der Aktinfilamente. Zudem spielt das Mysoin eine wesentliche Rolle bei der Endo- und Exocytose sowie bei der Fortbewegung der Zelle.

Diese Art der Fortbewegung kann bei Zellen vorkommen, die keine Flagellen oder Cilien besizten. Mysoin besitzt auch die Besonderheit, dass es lediglich bei Eukaryoten vorkommt im Vergleich zu Dynein und Kinesin, welche auch bei Prokaryoten vorkommen. Das Prestin kommt in den Haarzellen des Innenohrs vor. Im Vergleich zu den bisher beschriebenen Motorproteinen, wird das Prestin durch elektrische Spannung reguliert, welche dazu fϋhrt, das seine mechanische Bewegung in der Zelle ausgeführt wird.

Bildung, Vorkommen, Eigenschaften & optimale Werte

Motorproteine sind allosterische Proteine. Diese Proteine verändern ihre Konformation, also ihre Form, nachdem sie einen Liganden binden. Dies kann beispielsweise ein Rezeptor sein, wie der Insulinrezeptor, welcher seine Konfomration nach Bindung von seinem Liganden, dem Insulin, verändert. Dies hat dann zur Folge, dass der Rezeptor eine Signalkaskade auslöst. Die Motorproteine benötigen Adensointriphsosphat (ATP) fϋr ihre Aktivität.

Sie dienen der Bewegungserzeugung der Zelle aber auch des Transports in der Zelle wie der Endo- oder Exocytose. Dabei handelt es sich um die Aufnahme oder Abgabe von bestimmten Stoffen oder Proteinen durch die Zelle. Ein Beispiel ist die Abgabe von Neurotransmittern durch die präsynaptische Endigung eines Neurons durch das Verschmelzen von Vesikeln, welche den Neurotranmitter beinhalten und sich in der Zelle befinden, mit der Plasmamembran des Neurons.

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Krankheiten & Störungen

Kommt es zu Mutationen in dem Gen, welches fϋr das Protein Mysoin im menschlichen Körper kodiert, so kann dies zu der Hypertrophen Kardiomyopathie fϋhren. Es handelt sich um eine Erkrankung der Muskulatur des Herzens. Diese Art der Ekrankung ist angeboren.

Es kommt zu einer ungleichmäβigen Verdickung der Muskulatur der linken Herzkammer. Dies wird als Hypertrophie bezeichnet. Bei sportlicher Betätigung oder anderer körperlich anstrengender Belastung, kommt es zu einer Verengung des abflieβenden Blutgefäβes der linken Herzkammer. Die Herzmuskulatur versteift sich, was las Compliancestörung beschrieben wird. Die Folge sind Herzrhythmusstörungen und Atemnot des Betroffenen. Diese Erkrankung wird medikamentös behandelt, oder das abflieβenden Blutgefäβes der linken Herzkammer wird verlegt und Muskelgewebe wird entfernt.

Eine weitere Erkrankung ist die Mysoin Speicher Myopathie. Dabei kommt es zur Verklumpung des Mysoins in den Muskelzellen. Diess hat zur Folge, dass die Muskeln schwach werden. Die Erkrankung wird meist bereits im Kindesalter diagnostiziert, kann aber auch später im Leben auftreten. Die Schwächung der Muskulatur fϋhrt zu einem verlangsamten Gang und Schwierigkeiten, die Arme heben zu können. In schlimmen Fällen dieser Erkrankung kommt es auch zu Schwierigkeiten bei der Atmung.

Zudem können Defekte des muskulären Mysoins kann auch zum sogenannten Usher Syndrom fϋhren. Dabei handelt es sich um eine Erkrankung, bei de res zur Taubheit und Blindheit kommt. Ein Defekt des Motorproteins Kinesin kann zur Charcot-Marie-Tooth Erkrankung fϋhren, welche eine Form der muskulären Atrophie darstellt.

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