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Dienstag, 24.01.2017
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Zelle: Transportproteine mit Zufallsstrategie

Eindimensionale Diffusion beschleunigt molekulare Motoren

Motorproteine sind in der Zelle für den Lastentransport zuständig. So ziehen sie beispielsweise bei der Zellteilung die Chromosomenhälften in die entstehenden Tochterzellen. Wissenschaftler haben nun eine neuartige Bewegungsstrategie von solchen Motorproteinen entdeckt.
Bewegung einzelner MCAK-Moleküle

Bewegung einzelner MCAK-Moleküle

Diese Erkenntnisse, so die Wissenschaftler um Professor Jonathon Howard und Stefan Diez vom Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) in Dresden, sind wichtig für das detaillierte Verständnis zellulärer Lebensvorgänge wie Zellteilung oder Nervenzellwachstum.

Wenn Zellen sich teilen, bauen sie einen gigantischen Apparat auf, die so genannte Zellteilungsspindel. Diese besteht aus Mikrotubuli, winzigen Protein-Polymeren, die - je nach Bedarf - wie ein Gerüst auf- und abgebaut werden können und gleichsam die Schienen bilden, entlang derer Motorproteine die Chromosomenhälften mit der Erbgutinformation in die entstehenden Tochterzellen ziehen.

Bisher noch ungeklärt war die Frage, wie die Länge der Mikrotubuli eigentlich geregelt wird und auf welche Weise die daran beteiligten Proteine überhaupt die Enden der zu regulierenden Mikrotubuli erreichen.


Effiziente Zufallsstrategie


Die Max-Planck-Forscher untersuchten nun am Beispiel des Proteins MCAK (Mitotic Centromere Associated Kinesin), wie dieses die Enden von Mikrotubuli auffindet. MCAK tritt - im Gegensatz zu den meisten anderen Motorproteinen, die zelluläre Lasten über weite Entfernungen entlang der Mikrotubuli transportieren - lediglich an den Enden dieser Strukturen in Aktion und reguliert deren Länge.

Die Forscher konnten nun nachweisen, dass das Protein diese Position durch eine ungerichtete, eindimensionale Diffusionbewegung entlang der Mikrotubuli selbst findet und an deren Ende dann einrastet.

"Wir verfolgten einzelne MCAK-Moleküle unter dem Mikroskop und konnten sehen: MCAK dockt nach dem Zufallsprinzip irgendwo an einem Mikrotubulus an und rutscht dann auf dessen Oberfläche hin und her", so der australische Biophysiker Howard in der aktuellen Ausgabe von Nature.

Diese Zufallsstrategie ist erstaunlich effizient und erfolgreich - auf diese Weise kann MCAK sehr schnell die Mikrotubuli-Enden lokalisieren. Howard weiter: "Wenn es dann dort angekommen ist, frisst es sich wie Pacman, der Computersmiley aus den 1980er-Jahren, in das Ende hinein und lässt nicht wieder los". Die Chromosomenhälften folgen dieser Bewegung und werden so akkurat auf die Tochterzellen verteilt.
(idw – MPG, 08.05.2006 - DLO)
 
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