T. Hodge and M.J.T.V. Cope / CC BY 1.0

Myosin


Dieser Artikel oder nachfolgende Abschnitt ist nicht hinreichend mit Belegen (beispielsweise Einzelnachweisen) ausgestattet. Die fraglichen Angaben werden daher möglicherweise demnächst entfernt. Bitte hilf der Wikipedia, indem du die Angaben recherchierst und gute Belege einfügst. Näheres ist eventuell auf der Diskussionsseite oder in der Versionsgeschichte angegeben. Bitte entferne zuletzt diese Warnmarkierung.

Myosin bezeichnet eine Familie von Motorproteinen in eukaryotischen Zellen. Myosin ist als ein wesentlicher Bestandteil im Muskel auch an der Umwandlung von chemischer Energie in Kraft und Bewegung beteiligt. Des Weiteren ist es in Kooperation mit anderen Motorproteinen wie Kinesin und Dynein wesentlich am intrazellulären Transport von biologischen Lasten wie z. B. Biomakromolekülen, Vesikeln und Zellorganellen beteiligt. Im Gegensatz zu Kinesin und Dynein bewegt sich Myosin entlang von Aktinfilamenten. Weitere zellulären Funktionen umfassen unter anderem Zellbewegung und -adhäsion.

Myosin-Klassen

Zunächst wurde Myosin als Motorprotein von Muskelfasern identifiziert (Bestandteil des Sarkomer, den kontraktionsfähigen Abschnitten der Myofibrillen (Muskelfibrillen)), wobei ein Bündel von Myofibrillen eine Muskelfaser bildet. Später sind weitere Mitglieder der Proteinfamilie in Erscheinung getreten, deren Funktion noch weitgehend unbekannt ist. Für einzelne dieser unkonventionellen Myosine konnten Funktionen beim intrazellulären Transport von Vesikeln und Organellen, bei Endozytose oder Zellwachstum identifiziert werden.

Nach phylogenetischen Studien (vgl. Homologie (Biologie)) unterteilt man die Familie der Myosine in Klassen und Subklassen. In Muskelfasern vorkommendes Myosin gehört mit einigen anderen Nicht-Muskel Myosinen zu Klasse II, welche auch als konventionelle Myosine bezeichnet werden. Alle anderen Klassen werden als unkonventionelle Myosine bezeichnet. Die zuerst entdeckten unkonventionellen Myosine wurden in Klasse I zusammengefasst. Neuere Klassen unkonventioneller Myosine werden fortlaufend nummeriert (III, IV, V, ...). Offiziell wurden 18 Klassen unkonventioneller Myosine benannt, wobei inzwischen mindestens sechs weitere, noch nicht benannte Klassen bekannt sind. Einige Abgrenzungen und Zuordnungen sind aber fraglich.

Proteinstruktur

Funktionales Myosin besteht aus mehreren Aminosäureketten:

  • einer schweren Kette (heavy chain) sowie
  • einer unterschiedlichen Anzahl von leichten Ketten.

Das Myosin-II-Molekül liegt als so genanntes Dimer vor, das aus insgesamt 6 Untereinheiten besteht (Hexamer):

  • 2 schweren Ketten
  • 4 leichten Ketten

Schwere Kette (Heavy Chain)

Den schweren Ketten aller Myosine gemeinsam ist eine konservierte Kopfdomäne, die die katalytischen ATPase-Eigenschaften vereinigt und deshalb auch Motordomäne genannt wird.

An diese schließt sich die Halsregion an, welche eine unterschiedliche Anzahl von Bindedomänen für leichte Ketten (Light Chain Binding Domain, LCBD) enthalten kann. Ein Beispiel dafür ist das oft vorkommende IQ-Motiv (Konsensus-Sequenz: IQXXXRXXXXR), an welches das Protein Calmodulin in der Funktion als Leichtkette binden kann. Je nach Klasse variiert die Anzahl der LCBD. Insofern auch coiled-coil Strukturen ausgebildet werden, besteht die Möglichkeit zur Dimerisierung, sodass doppelköpfige Myosine entstehen.

Ebenso ist die darauf folgende Schwanzregion klassenspezifisch ausgeprägt und weisen die größten Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Klassen auf. Diese Region enthält oftmals unterschiedliche Proteininteraktionsdomänen, an welche die zu transportierende Fracht andocken kann. Konventionelle Myosine sind außerdem dafür bekannt, dass die Schwanzregion dieser dimeren Moleküle zur Bildung von Filamenten tendiert. Auf diese Weise bilden sich Myosin-Fasern, die Bestandteil des Sarkomers sind. Für Nicht-Muskel-Myosine wird angenommen, dass über die Domänen in der Schwanzregion die Spezifität des Transporters bestimmt wird.

Leichte Kette (Light Chain)

Die leichten Ketten sind kleinere Aminosäureketten, welche an die deutlich größere schwere Kette binden. Die jeweilige Bindung erfolgt spezifisch an Bindedomänen für leichte Ketten (LCBD).

Es existieren verschiedene leichte Ketten, deren Funktion einerseits rein strukturell ist (essentielle leichte Kette), zum anderen die Aktivität der Motordomäne reguliert (regulatorische leichte Kette).

Hierbei sei insbesondere auf die Regulation der Muskelaktivität durch Ca2+-Ionen hingewiesen, welche über die regulatorische leichte Kette erfolgt.

Die Bewegung von Myosin im Querbrückenzyklus

Das hier beschriebene Beispiel zeigt die Bewegung von Myosin anhand des konventionellen Myosin II im Muskel, bei welchem die Aktin- und Myosinfilamente ineinander geschoben werden. Der Ablauf bei den unkonventionellen Myosinen ist von Prinzip gleich, außer dass hier ein Myosin-Dimer mit seiner Fracht an einem Aktinfilament entlang „wandert“. Dabei bindet jeweils ein Myosinkopf abwechselnd, so dass quasi „ein Fuß nach dem anderen“ vorgesetzt wird. Die Bewegung erfolgt gerichtet, da Myosin auf dem Aktinfilament nur in eine Richtung wandern kann. In der Regel läuft Myosin in Richtung des Plus-Endes eines Aktinfilaments. Eine Ausnahme bildet hier bislang Myosin VI, welches sich in die Gegenrichtung bewegt. Die unterschiedlichen unkonventionellen Myosin-Klassen übernehmen hier also die Bewegung in beide Richtungen am Aktin, im Gegensatz zu Kinesin und Dynein an den Mikrotubuli.

Die Motoraktivität wird durch den sogenannten Querbrückenzyklus beschrieben. Gegenüber der Schwanzregion ist die Motordomäne abgewinkelt. In Abwesenheit von ATP bindet sie fest an Aktin-Filamente. Bindung von ATP bewirkt ein Abdissoziieren vom Aktin-Filament. Anschließend verändert sich der Neigungswinkel der Motordomäne auf etwa 90° (Pre-Power-Stroke-Konformation). Nach der Hydrolyse von ATP zu ADP+P bindet Myosin wieder an das Aktin-Filament. Nach Abgabe von P und ADP kommt es zum Kraftschlag (Power-Stroke), einem Zurückklappen des Neigungswinkels auf 50° (Post-Power-Stroke-Konformation). Da hierbei Myosin wieder fest an das Aktin-Filament gebunden ist, erfolgt eine gerichtete Bewegung. Im Muskel bewirkt das mehrmalige Durchlaufen des Querbrückenzyklus, dass sich die Myosin-Filamente und die Aktin-Filamente ineinander schieben; es kommt zur Muskelkontraktion.

Bereitstellung der Energie

Der ATP-Vorrat im Muskel reicht gewöhnlich für fünf bis sechs Sekunden Dauerbelastung. Danach wird aufeinanderfolgend Kreatinphosphat (genügt etwa zehn weitere Sekunden) und schließlich Glukose (Traubenzucker) von den Muskeln verstoffwechselt.

Weblinks

 <Lang> Commons: Myosins – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
  • The Myosin Family - ein Multimediabeitrag der Harvard University (Zugriff am 22. Dezember 2009)

Diese Artikel könnten dir auch gefallen



Die letzten News


Knochen des Tages

Elemente:

,

21.11.2020
Manche mögen‘s heiß: Globale Erwärmung als Motor für Evolution der Langhalssaurier
Ein internationales Paläontologen-Team, zu dem auch SNSB-Forscher Oliver Rauhut gehört, findet Belege für einen raschen Klimawandel vor 180 Million...
11.11.2020
Der Popa-Langur: ein neu entdeckter Affe aus Asien
Erbgutanalysen, unter anderem an hundert Jahre altem Museumsexemplar, erlauben Einblick in die Evolutionsgeschichte der Haubenlanguren.
03.11.2020
Neanderthaler-Mütter stillten nach fünf bis sechs Monaten ab
Als Grund für das Aussterben der Neanderthaler vermuten einige Forscher, dass die damaligen Mütter ihre Säuglinge lange stillten und die Säuglinge...
31.10.2020
Populationsgeschichte der Hunde deckt sich nur teilweise mit der des Menschen
Wissenschaftler haben die Genome von bis zu 10.900 Jahre alten Hunden untersucht und zeigen, dass die Populationsgeschichte der prähistorischen Hunde...
30.10.2020
Denisovaner-DNA im Erbgut früher Ostasiaten
Forschende des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie und der Mongolischen Akademie der Wissenschaften haben das Genom des ältesten me...
24.10.2020
Bissspuren und ausgefallene Zähne bringen Licht ins Fressverhalten von Dinosauriern
Forscherteam der Universität Tübingen untersucht 160 Millionen Jahre alten Fressplatz im Nordwesten Chinas.
22.10.2020
Kognitive Bausteine der Sprache existierten schon vor 40 Millionen Jahren
Nicht nur Menschen, sondern auch Affen und Menschenaffen erkennen Regeln in komplexen sprachlichen Konstruktionen. Dies haben Sprachwissenschaftler du...
21.10.2020
Mehr noch als Fleisch und Milch
Stabile Isotopendaten von Menschen- und Tierknochen zeigen eine sehr effektive Nutzung des vielfältigen Nahrungsangebots im nördlichen Kaukasus und ...
18.10.2020
Madagaskar: Mensch und Klima verursachten Massenaussterben
Die gesamte endemische Megafauna Madagaskars und der östlich davon gelegenen Inselkette der Maskarenen, zu der Mauritius und Rodrigues zählen, wurde...
17.10.2020
Chemische Evolution - Am Anfang war der Zucker
Der Ursprung allen Lebens liegt in organischen Molekülen. Doch wie sind diese aus anorganischen Stoffen entstanden? Der LMU-Chemiker Oliver Trapp ber...
14.10.2020
Der moderne Mensch kam auf Umwegen nach Europa
Klimatische Bedingungen leiteten die geographische Ausbreitung von Homo sapiens in der Levante vor 43.000 Jahren.
12.10.2020
Reiter wetteiferten vor 3000 Jahren um die ältesten Lederbälle Eurasiens
Wissenschaftler haben in Gräbern von Reitern in Nordwest-China die ältesten Bälle Eurasiens untersucht. Gemäss dem internationalen Forscherteam so...
08.10.2020
Forscher rekonstruieren Käfer aus der Kreidezeit
Ein internationales Forscherteam hat vier neu gefundene Exemplare der fossilen Käfer Mysteriomorphidae mithilfe der Computertomographie untersucht un...
01.10.2020
Jagdverhalten säbelzahntragender Raubtiere erforscht
Ein internationales Team von Forschenden aus dem Vereinigten Königreich und Spanien sowie unter Beteiligung vom Museum für Naturkunde in Berlin, unt...
25.09.2020
Vor 120.000 Jahren: Älteste sicher datierte Nachweise von Menschen auf der arabischen Halbinsel
Unter Verwendung hochauflösender paläoökologischer Informationen, die aus versteinerten Fußabdrücken gewonnen wurden, präsentiert eine neue, in ...
25.09.2020
Neandertaler haben männliches Geschlechtschromosom vom modernen Menschen übernommen
Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Martin Petr und Janet Kelso vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipz...
21.09.2020
Versteinerte Bäume im Thüringer Wald: Forscherteam entschlüsselt fossile Mikrowelten
Paläontologen des Museums für Naturkunde Chemnitz und der TU Bergakademie Freiberg führen aktuell in Manebach bei Ilmenau wissenschaftliche Grabung...
21.09.2020
Auch Schimpansen leiden ein Leben lang, wenn sie im Kindesalter die Mutter verlieren
Der Tod eines Elternteils ist für ein Kind traumatisch und Waisenkinder leiden häufig für den Rest ihres Lebens unter diesem Verlust – ein verzö...
21.09.2020
Älteste Spermien der Welt
In einem Bernstein entdeckte ein internationales Team von Paläontologen im Inneren eines weiblichen Muschelkrebses 100 Millionen Jahre alte Riesenspe...
17.09.2020
Schimpansenverhalten und -kultur sind in variabler Umwelt am vielfältigsten
Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie und dem Deutschen Zentrum für integrat...
15.09.2020
Weinpresse aus der Eisenzeit gibt Aufschluss über Bautechnik der Phönizier
Forschungsteam der Universität Tübingen entdeckt seltenen Nachweis der frühen Weinherstellung an der Ausgrabungsstätte Tell el-Burak im Libanon.
09.09.2020
Die älteste Neandertaler-DNA Mittelosteuropas
Ein internationales Team berichtet in einer neuen Studie über das älteste mitochondriale Genom eines Neandertalers aus Mittelosteuropa. Das aus eine...
09.09.2020
Das letzte Zucken der Eiszeit
Ein internationales Team von Forschenden blickt präzise wie nie in das Ende der letzten Eiszeit. Wann und wo genau die Jüngere Dryaszeit begann und ...
03.09.2020
Milchverträglichkeit hat sich in wenigen Tausend Jahren in Mitteleuropa verbreitet
Paläogenetiker der Johannes Gutenberg-Universität Mainz finden nur in wenigen Knochen vom bronzezeitlichen Schlachfeld an der Tollense Hinweise auf ...
03.09.2020
Himmelsscheibe von Nebra wird neu datiert
Bisher galt die Himmelsscheibe von Nebra als frühbronzezeitlich und damit als älteste Himmelsdarstellung der Welt. Archäologen der Goethe-Universit...