Ludwig-Maximilians-Universität München
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Transportprozesse in der Zelle

Molekulare Motoren auf Abwegen

München, 04.05.2012

Kinesine übernehmen in unseren Zellen eine lebenswichtige Funktion: Als molekulare Motoren transportieren sie Substanzen entlang langer Proteinfasern ans Ziel und sorgen für eine effektive Infrastruktur. Biophysiker konnten nun zeigen, dass sie dabei sogar die Spur wechseln können.

Kinesine sind eine besondere Klasse molekularer Motoren, die aus zwei miteinander verdrillten Eiweißketten bestehen. Jede Kette besitzt einen Kopf, eine Halsdomäne sowie eine Stiel- und eine Schwanzdomäne, an deren Ende die Fracht angehängt wird. Das Kinesin bewegt sich, indem es abwechselnd einen Kopf vor den anderen setzt - und das erste umfassend erforschte Kinesin, das sogenannte Kinesin-1, glitt dabei stets entlang einer einzigen Proteinfaser geradeaus.

Ein Team um Zeynep Ökten vom Institut für Zellbiologie der LMU und die TUM-Biophysikerin Melanie Brunnbauer hat nun gezeigt, dass Kinesine mit Hilfe ihrer molekularen Halsregion auch die Spur wechseln können: „Ist die Halsregion stabil, kann das Kinesin keine Seitenschritte machen und läuft geradeaus“, sagt Ökten. „Destabilisiert man sie jedoch, vergrößert sich die Reichweite der Köpfe, das Motorprotein bewegt sich spiralförmig um die Faser herum und kann die Faser wechseln.“

Zu den neuen Ergebnissen gelangten Ökten und Brunnbauer durch einen einzigartigen Versuchsaufbau: Sie fixierten ein mit Kinesinen umhülltes Kunstoffkügelchen mit einem Laserstrahl und setzten es vorsichtig auf ein Proteinfaserstück auf. Anschließend deaktivierten sie den Laserstrahl - darauf lief das Motorprotein los und die Wissenschaftlerinnen konnten den Weg des Moleküls unter dem Mikroskop live mitverfolgen.

Mit ihrem neuen Versuchsaufbau untersuchten die Wissenschaftler verschiedene Kinesine aus unterschiedlichen Organismen – und wiesen bei  fast allen  Spiralbewegungen nach. „Das ist in der Natur also keineswegs eine Ausnahme, sondern die Regel“, erklärt Ökten. „Fraglich ist, warum die Evolution überhaupt eine Geradeausbewegung hervor gebracht hat, wie wir sie beim Kinesin-1 beobachten können. Das ist wirklich außergewöhnlich.“ In weiteren Forschungen möchten die Wissenschaftler nun die unterschiedlichen Bewegungsarten genauer untersuchen.
(Molecular Cell vom 27.4.2012)

 

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