Einfluss der ERM-Proteine auf die Protrusion- Ausbildung und Zell ...
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1. Einleitung<br />
angeordneten Bündeln enthalten Bündel aus antiparallel angeordneten Mikrofilamenten Myosin,<br />
welches ihnen ermöglicht, Kontraktionen ausführen zu können. Als Beispiele für <strong>die</strong>se Strukturen<br />
lassen sich <strong>die</strong> Myofibrillen in Muskeln, <strong>der</strong> kontraktile Ring während <strong>der</strong> <strong>Zell</strong>teilung <strong>und</strong> auch <strong>die</strong><br />
Stressfasern in kultivierten <strong>Zell</strong>en nennen. Gr<strong>und</strong>lage für <strong>die</strong> sog. Lamellipo<strong>die</strong>n <strong>und</strong> Membran-<br />
„ruffles“ im submembranösen Cortex vieler Nichtmuskel-<strong>Zell</strong>en sind dreidimensionale Netzwerke aus<br />
langen Aktinfilamenten. Bei den Lamellipo<strong>die</strong>n handelt es sich um flache, sich aktiv vorschiebende<br />
Ausläufer <strong>der</strong> <strong>Zell</strong>membran. Durch <strong>die</strong> <strong>Ausbildung</strong> solcher Lamellipo<strong>die</strong>n an <strong>der</strong> Front von <strong>Zell</strong>en <strong>und</strong><br />
Fixierung an <strong>der</strong> extrazellulären Matrix durch fokale Kontaktpunkte („focal adhesions“) ist eine<br />
gerichtete <strong>Zell</strong>bewegung möglich. Lamellipo<strong>die</strong>n können sich zurückbilden, indem sie sich<br />
wellenähnlich über <strong>die</strong> <strong>Zell</strong>oberfläche zurückfalten. Diese Strukturen werden als „ruffles“ bezeichnet.<br />
Zusätzlich kommen in den Lamellipo<strong>die</strong>n verdichtete Filamentbündel vor. Wenn <strong>die</strong>se über das<br />
Lamellipodium hinausragen <strong>und</strong> sich unabhängig vorschieben, bezeichnet man sie als Filopo<strong>die</strong>n.<br />
Sind sie hingegen in das Lamellipodium eingebettet <strong>und</strong> bewegen sich lateral, bezeichnet man sie als<br />
„microspikes“ (Small et al. 1996, 1999 <strong>und</strong> 2002, Welch et al. 1997).<br />
Die Mikrofilamente unterliegen einer ständigen Polymerisation <strong>und</strong> Deppolymerisation, für <strong>die</strong><br />
Hydrolyse von ATP erfor<strong>der</strong>lich ist. Aktin-Monomere, <strong>die</strong> ATP geb<strong>und</strong>en haben, polymerisieren an<br />
bestehende Aktinfilamente. Kurz nach <strong>der</strong> Bindung des Monomers an das Filament wird sofort das<br />
geb<strong>und</strong>ene ATP zu ADP hydrolisiert, wodurch <strong>die</strong> Bindung des Aktins innerhalb des Filaments<br />
gegenüber <strong>der</strong> Anlagerung abgeschwächt wird <strong>und</strong> so Depolymerisierung ermöglicht wird.<br />
Depolymerisierte Aktinmoleküle werden durch einen langsamen ADP/ATP-Austausch wie<strong>der</strong> in<br />
polymerisierbare Aktin-Moleküle umgewandelt. Durch den langsamen ADP/ATP-Austausch,<br />
katalysiert durch Profilin, entsteht ein zytoplasmatisches Reservoir an nicht polymerisierten Aktin-<br />
Molekülen (Carlier et al. 1997, Sun et al. 1995, Wegner 1976, Welch et al. 1997), welches durch G-<br />
Aktin sequestrierende <strong>Proteine</strong> wie Thymosin β4 weiter reguliert wird.<br />
Aktinfilamente zeigen im Gleichgewichtszustand in vitro keine <strong>auf</strong>fällige dynamische Instabilität. Sie<br />
unterliegen aber trotzdem einer ständigen Polymerisation <strong>und</strong> Depolymerisation an den beiden Enden<br />
des Filaments, wobei <strong>die</strong> Gesamtlänge des Polymers jedoch gleich bleibt. Dieser als<br />
Tretmühlenmechanismus o<strong>der</strong> „treadmilling“ (Pollard 1986) bezeichnete Prozess kommt durch eine<br />
Nettopolymerisation am Plus-Ende bei einer gleichzeitigen Nettodepolymerisierung am Minus-Ende<br />
zustande. Bei gleichbleiben<strong>der</strong> Gesamtlänge wan<strong>der</strong>n <strong>die</strong> Aktin-Untereinheiten von einem Ende des<br />
Filaments zum an<strong>der</strong>en.<br />
Wie bereits oben beschrieben ist das Aktinfilamentsystem an vielen <strong>Zell</strong>prozessen wie <strong>der</strong> Zytokinese<br />
<strong>und</strong> Organisation <strong>der</strong> <strong>Zell</strong>form o<strong>der</strong> <strong>Zell</strong>bewegung beteiligt. F-Aktin <strong>und</strong> seine assoziierten <strong>Proteine</strong><br />
(s.u.) sind in zahlreichen zellulären Strukturen vorzufinden. Im Skelettmuskel bildet das F-Aktin <strong>die</strong><br />
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