Was sind Aktinfilamente?
Aktinfilamente, auch Mikrofilamente genannt, sind dünne Trägerfilamente, die aus Ketten des Proteins Aktin hergestellt werden, das in den Zellen aller eukaryotischen Organismen vorhanden ist. Obwohl diese Filamente viele verschiedene Funktionen erfüllen, dienen sie in erster Linie der strukturellen Unterstützung und dem intrazellulären Transport als Teile des zellulären Zytoskeletts. Aktinfilamente können auch eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung oder Veränderung der Zellformen und bei der Bewegung einer Zelle spielen. In größerem Maßstab spielt Aktin eine wesentliche Rolle im Prozess der Muskelkontraktion, ohne die das Handeln von Menschen und vielen anderen Organismen völlig unmöglich wäre. Die nahezu allgegenwärtige Präsenz von Actin in Zellen macht es für eine Vielzahl von Forschungsanwendungen nützlich, die sich auf das Zytoskelett und andere Bereiche der Zellbiologie konzentrieren.
Die Polymerisation von Actin oder der Prozess, durch den sich Monomere des Proteins Actin zu Actinfilamenten verbinden, beginnt mit einem Prozess, der als Keimbildung bezeichnet wird. Die Keimbildung tritt auf, wenn eine Gruppe von drei oder mehr Actinmonomeren, spontan oder auf andere Weise, sich zu einer Base zusammenschließt, an die sich andere Actinmonomere binden können. Die Polymerisation von Actin bildet keinen einzelnen linearen Strang; es bildet vielmehr ein Aktinfilament, das aus einer Doppelhelix von verknüpften Aktinmonomeren besteht. Eine solche Anordnung ist viel haltbarer als ein einzelner linearer Strang.
Die Actin-Polymerisation ist ein reversibler Prozess, dh Actin-Filamente können in einzelne Actin-Einheiten zerlegt werden. Dies sorgt für einen sehr dynamischen Prozess, da Aktinfilamente an verschiedenen Stellen in der Zelle schnell polymerisieren und depolymerisieren können. Verschiedene chemische Veränderungen in verschiedenen Teilen einer Zelle können die Polymerisation oder Depolymerisation fördern, so dass Aktinfilamente je nach den besonderen Anforderungen der Zelle recht schnell zusammen- oder auseinandergebaut werden können. Es besteht eine Tendenz zu einem scheinbaren dynamischen Gleichgewicht zwischen der Konzentration von Aktinmonomeren und Filamenten, obwohl eine Vielzahl von Faktoren dieses Gleichgewicht beeinflussen kann. Unterhalb einer bestimmten Schwellenkonzentration von Monomeren bilden sich wahrscheinlich keine Filamente, aber oberhalb dieser Schwelle treten Keimbildung und Polymerisation spontan auf.
Actin wird aufgrund seiner nahezu allgegenwärtigen Präsenz in eukaryotischen Zellen und seiner essentiellen Natur als Teil des zellulären Zytoskeletts häufig in biologischen Experimenten untersucht. Es wurden verschiedene Methoden entwickelt, um Aktin zu färben, so dass Veränderungen aufgrund von Arzneimitteln oder genetischen Veränderungen beobachtet werden können. Organismen oder Zellen können genetisch verändert oder mit verschiedenen Arzneimitteln behandelt werden, die die Polymerisation von Aktinfilamenten beeinflussen. Solche Experimente werden verwendet, um die vielen Rollen von Aktinfilamenten genau zu klassifizieren und zu lernen, wie sich deren Veränderung auf Zellen auswirkt.