Was sind Mikrofilamente?

Mikrofilamente befinden sich in Zellen und sind winzige Stränge aus einem Protein namens Actin. Sie werden manchmal als Aktinfilamente oder dünne Filamente bezeichnet und unterstützen die Struktur der Zelle oder des Zytoskeletts. Darüber hinaus sind Mikrofilamente an der Veränderung der Form der Zelle, der Zellbewegung und der Zellteilung beteiligt. Innerhalb des Muskels sind Mikrofilamente zusammen mit dicken Filamenten aus Myosin-Protein angeordnet, und zusammen ermöglichen sie das Auftreten einer Muskelkontraktion.

Eukaryontische Zellen, die in Tieren und Pflanzen vorkommen, enthalten im Allgemeinen Mikrofilamente. Sie sind in der Substanz enthalten, die die Zelle füllt und als Zytoplasma bekannt ist. Jedes Mikrofilament besteht aus vielen winzigen Molekülen eines Proteins namens Actin, das in der Zelle hergestellt wird. Einzelne Aktinmoleküle sind gerundet und zu langen Ketten zusammengefasst. Zwei lange Ketten drehen sich umeinander und bilden eine langgestreckte Spirale, die als Helix bezeichnet wird. Auf diese Weise entsteht ein Mikrofilament mit einem Durchmesser von etwa fünf Nanometern.

In der Zelle finden sich Mikrofilamente normalerweise rund um die Peripherie, direkt unter der Außenfläche. Hier können sie die Form der Zelle regulieren und auf Veränderungen in der Umgebung reagieren. Die dünnen Filamente spielen eine Rolle bei der Bildung winziger Vorsprünge von der Zelloberfläche, die als Mikrovilli bekannt sind. Sie können auch einen größeren Vorsprung bilden, der es einer Zelle ermöglicht, sich amöbenartig über eine Oberfläche zu bewegen. Mikrofilamente sind auch an der Ausdehnung der Oberfläche einiger Immunzellen beteiligt, um unerwünschte Substanzen zu verschlingen.

Im Muskel verbinden sich Aktinfilamente mit Myosinfilamenten auf eine Weise, die den Muskeln ihre Stärke und Kontraktionsfähigkeit verleiht. Die Myosinfilamente werden zu sogenannten Dickfilamenten mit einem Durchmesser von etwa 15 Nanometern gebündelt. Stapel von dicken Filamenten und Stapel von dünnen Filamenten sind abwechselnd entlang der Länge einer Muskelfaser angeordnet, wobei sich ihre Enden geringfügig überlappen. Während der Muskelkontraktion werden Verbindungen zwischen den dünnen und dicken Filamenten hergestellt und gebrochen, wodurch die Filamente in einer ratschenartigen Bewegung aneinander vorbeigleiten.

Da die eukaryontischen Zellen bei Tieren auf eine normale Funktion der Mikrofilamente angewiesen sind, produzieren einige Pilze und Pflanzen Gifte, um sie gezielt zu schützen und sie vor dem Verzehr zu schützen. Viele der Toxine in solchen Giften binden an Aktinmoleküle und stören die Produktion und das Verhalten von Mikrofilamenten. Ein Beispiel ist das Phalloidin-Gift, das in Totenmützenpilzen vorkommt, und es wurde vermutet, dass der Verzehr großer Mengen von rohem Fleisch dazu beitragen kann, der Wirkung dieses Toxins entgegenzuwirken, indem dem Phalloidin viel zusätzliches Actin zur Bindung zugeführt wird.