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Lexikon der Biologie: Motorproteine

Motorproteine, Bezeichnung für als „molekulare Motoren“ für intrazelluläre Transportprozesse (entlang von Mikrotubuli oder Actinfilamenten) fungierende Proteine. Die für den Transport (z.B. von Molekülen vom Ort ihrer Synthese bis zum Ort ihrer Wirkung) benötigte Energie wird durch die Spaltung von ATP (Adenosintriphosphat), seltener GTP (Guanosin-5'-triphosphat), gewonnen. Die Transportrichtung wird durch die Polarität der jeweiligen Cytoskelettelemente (Zellskelett) bestimmt. Neben Vesikeln (Transportvesikel) und Organellen (Chloroplasten, Zellkerne) können auch andere Cytoskelettelemente bewegt werden. Die Motorproteine bestehen aus einer strukturell konservierten sog. Kopf-Domäne, welche die Bindung an Mikrotubuli bzw. Actinfilamente vermittelt und auch die ATPase-Funktion (Adenosintriphosphatasen) enthält, und einer sehr variablen Schwanz-Domäne, die für die Beladung mit der jeweils transportierten Fracht bedeutsam ist. Strukturell sind die Motorproteine mit kleinen G-Proteinen verwandt. Es gibt auch Proteine, die beide Funktionen (Signalleitung [Signaltransduktion] und Bewegung) ausüben können (z.B. das GTP-spaltende Dynamin). Die Kinesine bewegen sich in der Regel zum Plus-Ende der Mikrotubuli und sind in Nervenzellen für den Transport von Vesikeln vom Zellkörper zur Synapse hin verantwortlich (anterograder Transport; axonaler Transport). Die weniger zahlreichen Dyneine vermitteln eine Bewegung in Gegenrichtung (retrograder Transport), sind aber auch an der Bewegung von Geißeln (Cilien) und an der Ausbildung einer korrekten Rechts-Links-Symmetrie beteiligt (Kartagener-Syndrom; Cilienlähme-Syndrom, Inversion). Das Zusammenwirken von Kinesinen und Dynein ist für die korrekte Trennung der Chromosomen bei der Mitose verantwortlich. Die sehr vielfältigen Myosine bewegen sich entlang von Actinfilamenten. Bekanntestes Beispiel ist die Muskelkontraktion (kontraktile Proteine), aber auch an vielen innerzellulären Bewegungen (z.B. Kernwanderung und Plasmaströmung bei Pflanzenzellen) sind Myosine beteiligt. Dynein kommt oft gemeinsam mit Actin-bindenden Proteinen als Dynactin-Komplex vor, der Mikrotubuli und Actinfilamente gegeneinander bewegt.

P.N.

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