Einfluss der ERM-Proteine auf die Protrusion- Ausbildung und Zell ...

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