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Myosinmoleküle mit Hebelwirkung

Dem Mechanismus der Gleitbewegung auf der Spur

Unter einem hoch auflösenden Elektronenmikroskop kann man den Mechanismus dieser Gleitbewegung erkennen: Zwischen den dicken Myosin- und den dünnen Aktinfilamenten gibt es nämlich brückenartige Querverbindungen. Diese sind nichts anderes als die beweglichen Arme der Myosinmoleküle, die um bis zu 70 Grad abknicken können und dabei wie winzige Hebel wirken.

Jeder dieser Nanohebel kann freilich nur eine verschwindend geringe Kraft erzeugen, und Berechnungen legen nahe, dass zehn Milliarden Myosinmotoren notwendig sind, um eine Einkaufstasche von fünf Kilogramm Gewicht zu heben. Tatsächlich sind in den Muskelfasern unzählige Myosinmoleküle hintereinander geschaltet, deren Arme bei der Muskelkontraktion in koordiniertem Takt zu schlagen beginnen. Wie eine Galeere mit vielen Ruderern schiebt sich dadurch das Myosinfilament an den benachbarten Aktinfäden vorbei.

Molekulare Motoren für den rekordverdächtigen 100-Meter-Sprint © MPG

Doch ist die Muskelkontraktion nur der offensichtlichste – und täglich erfahrbare – Effekt, den molekulare Motoren haben. Denn nicht nur der rekordverdächtige 100-Meter-Sprint, auch der Wettlauf der Spermienzellen in den Eileitern hin zum befruchtungsfähigen Ei wäre ohne die mikroskopisch kleinen Maschinchen nicht denkbar. Spermien bewegen sich mittels einer langen Geißel vorwärts, die eine wellenförmige Schlagbewegung ausführt. Der schnelle Geißelschlag wird dabei offenbar erst durch besondere Signalstoffe im weiblichen Reproduktionstrakt in Gang gesetzt.

Die eigentliche Antriebsmaschine im Innern der Geißel besteht aus zahlreichen Dyneinmotoren, die in einen kompliziert aufgebauten Eiweißfaden, dem Axonem, eingelagert sind und durch Verbiegungsbewegungen das Schlagen des Spermienschwänzchens auslösen. Ein ähnlicher Vortrieb findet sich auch bei Bakterien, die ebenfalls häufig über Geißeln verfügen. Allerdings wird der Bakterienmotor nicht durch Dyneinmoleküle, sondern andere, großteils noch unverstandene molekulare Mechanismen angetrieben. Fest steht, dass es sich dabei um einen rotierenden Motor handelt, der mit einer atemberaubenden Geschwindigkeit von bis zu 100.000 Umdrehungen pro Minute wie eine Turbine um eine Achse kreist und die Bewegungsenergie dabei auf die Bakteriengeißel überträgt.

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Stand: 23.10.2004

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Molekulare Motoren
Protein-„Maschinen“ als Triebfeder des Lebens

Leben ist Bewegung
Myosine, Kinesine und Dyneine sorgen für zellulären Nahverkehr

Myosinmoleküle mit Hebelwirkung
Dem Mechanismus der Gleitbewegung auf der Spur

Eine Zelle ist kein Wackelpudding
„Mikrotubuli” als Infrastruktur für den Zellverkehr

Zwischen „catastrophe” und „rescue“
Zelle verlegt Transportgleise ständig neu

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