Virologie

Regulation von Wachstum Zellteilung und Apoptose

Reaktion auf Bakterien und Viren

bildung von Blutgefässen

Regulation von Zelldifferenzierung und Zellteilung

Doppelsträngiges, helikales und flexibles Polymer aus dem Aktinprotein (5-9nm). Im Zellkortex in höchster Konzentration und sind Formbestimmend und verantwortlich für Zellbewegung. Aktin ist aus echten Monomerem aufgebaut und hat eine ADP oder ATP Bindestelle. Das Plus-Ende bindet immer an das Minusenden. ATP Bindestelle ist gegenüber des Plusendes. Es gibt ein dynamisches Ende (+) und ein starres Ende (-). Tropomyosin stabilisiert Aktinfilamente. Cofilin fördert die helikalität der Aktinfilamente und destabilisiert diese. Alpha-Aktinin, Fimbrin und Spektrin vernetzen Aktinfilamente.

Regulation der Polymerisation durch Thymosin (inhibierend) und Profilin (fördert Polymerisation).

Lange hohle Zylinder bestehend aus den Proteinen Alpha- und Betatubulin (25nm). Weniger flexibel als Aktin und ein Ende ist immer mit dem Zentrosom verbunden. Mikrotubuli sind verantwortlich für den intrazellulären Transport und die Position der Zellorganellen. Alpha- und Betatubulin bilden vor der Assemblierung ein Heterodimer. GTP am Alphatubulinist gefangen, GTP am Betatubulin kann hydrolysiert und ausgetauscht werden. Alphatubulin bindet am Plusende. Nach der Bindung wird ATP hydrolysiert. Freie Untereinheiten liegen fast immer in der T-Form vor. MAPs stabiliseren Mikrotubuli. Catastrophin destabilisiert Mikrotubuli.

T-Formen werden am Plusende angefügt und D-Formen am Minusende abgebaut. Im Filament gibt es einen Nukleotidhydrolysebereich. Liegt die Konzentration an Monomeren zwischen den kritischen Konzentrationen vom Plus- und Minus-Ende, wandert das Filament in Richtung des Plusendes. Wird vorwiegend in Aktinfilamenten beobachtet.

Geht die T-Kappe des Filaments verloren bricht das Filament zusammen. Nur die Bildung einer neuen T-Kappe kann den Zusammenbruch stoppen. Wird vorwiegend in Mikrotubuli beobachtet.

Filamentstabilisierung

Seilartige Fibrillen mit einem Durchmesser von 10nm. Verantwortlich für mechanische Stabilität. Untereinheiten sind längliche Moleküle mit einem zenralen alpha-helikalen Anteil. Bildung einer coiled-Struktur von zwei Monomeren. Intermediärfilamente sind nicht polar. Antiparallele Anordnung von zwei Dimeren zu einem gestaffelten Tetramer.

Mikrotubuli Organizing Centre

Am Minusende der Mikrotubuli. Ein kleiner Anteil an gamma-Tubulin befindet sich am Minusende. In den meisten Zellen ist das MTOC das Zentrosom.

Das Zentrosom liegt in der Nähe des Zellkerns. Vom Zentrosom gehen Mikrotubuil sternförmig ab. Die Zentrosomen besitzen aussen Ringe aus gamma-Tubulin und innen zwei Zentriolen. Die Zentriolen organisieren das Zentromer und regulieren die Duplikation während der Zellteilung. Das Zentrosom liegt immer mittig in der Zelle.

Actin-related-proteins vermitteln die Nukleation von Aktinfilamenten. Aktinfilamente bilden sich an der Plasmamembran oder an bereits bestehenden Aktinfilamenten. Das Filament bildet sich an den Minus-Enden an den Arps.

• Myosine haben eine Kopfregion und eine sehr lange Schwanzregion
• Mehrere Myosinmoleküle können sich mit ihren Schwanzregionen aneinanderlagern und bilden „dicke
Filamente“
• Durch die Hydrolyse von ATP können Myosine an Aktinfilamenten in Richtung des Plus-Endes
wandern. Es gibt eine Ausnahme: Myosin VI
• Myosin ist elementar für die Muskelkontraktion

• Kinesin wandert zum Plus-Ende der Mikrotubuli und
Dynein wandert zum Minus-Ende der Mikrotubuli
• Kinesine transportieren häufig Zellorganellen
wohingegen Dyneine häufiger Vesikel transportieren
• Kinesine ähneln vom Aufbau den Myosinen.
Dyneine besitzen eine Kopfregion und einige
assoziierte Proteine
• Dyneine sind wesentlich schneller als Kinesine

Glukosidasen entfernen die Glukosemoleküle im ER

Die Glukosyltransferase fügt Glukose an die Zuckerkette ungefalteter Proteine an.

Faltet sich ein Protein nicht korrekt wird es ins Zytosol entlassen. Die Retranslokation erfolgt durch den Sec61-Komplex. Im Zytosol wird das Protein umgehend abgebaut.

1. Fehlerhafte Proteine im ER aktivieren eine Transmembrankinase

2. Die aktivierte Kinase wird zu einer Endoribonuklease

3.  Die Endoribonuklease entfernt ein Intron aus einer mRNA und aktiviert diese.

4. Die mRNA kodiert für einen Transkriptionsfaktor, welcher nach der Translation in den Kern wandert.

5.  Der Transkriptionsfaktor aktiviert die Genexpression von ER-Chaperonen.

6. Der Anteil von Chaperonen im ER steigt.

Plasmamembranproteine werden häufig an Phosphatidylinositol gebunden mit dem sie später in der Plasmamembran verankert sind. Der Transmembranbereich des Proteins wird dabei entfernt und die Proteine können später von der Zelle freigesetzt werden.

Es werden nahezu alle Lipiklassen in der ER-Membran hergestellt, wobei das häufigste Lipid das Phosphatidylcholin ist. Die Enzyme für die Lipidsynthese sitzen in der ER-Membran und haben ihre aktive Domäne im Zytosol. Ein Phospholipid-Translokator transferiert aktiv Lipide von der zytosolischen zur ER zugewandten Seite der Membran. Die Phospholipid Translokase ist dabei unspezifisch.

Lipide des ER werden über spezielle Mechanismen an Mitochondrien, Plastide und Peroxysomen übertragen. Für jedes Phospholipid gibt es ein spezielles Austausch-Protein, wobei diese die Lipide zufällig zwischen nahegelegenen Membranen austauschen und keine Energie verbraucht wird.

Kohlenhydratsynthese, Sortierung und Verpackung von im ER synthetisierten Proteine, Bildung von Sekretorischen Vesikeln. Bildung von primären Lysosomen.

Proteine werden in von COPII-Umhüllte Vesikel verpackt und von ER-exit-sites abgelöst. Die Proteine in den Vesikeln tragen eine Transportersequenz. Ebenfalls werden Protein, die in sehr hoher Konzentration im ER vorkommen in Vesikel verpackt (auch zufällige Proteine können in Vesikel gelangen).

Transportvesikel vom ER fusionieren mit anderen abgeschnürten Vesikeln (homotypische Fusion) vermittelt durch SNARE Proteine und bilden Kluster. Die Kluster fusionieren an der cis-Seite des Golgis und geben so die Proteine an den Golgi weiter. ER-ansässige Proteine werden in Vesikeln seitlich vom Golgi abgeschnürt und wieder zurück zum ER transportiert.

Der Golgi-Apparat besteht aus mehreren verbundenen Zisternen mit einer cis-Seite und einer trans-Seite. Die Proteine die durch den Golgi von cis nach trans wandern werden in den Zisternen modifiziert.

Im Golgi wird die Glykolysierung der Proteine modifiziert. Es entstehen zwei verschieden Klassen von Zuckerketten.

Mannose-Oligosaccharide und komplexe Oligosaccharide

Wie eine Zuckerkette modifiziert wird, hängt von ihrer Position im Protein ab. Komplexe Zuckerketten sind immun gegen die Aktivität von Edoglykosidasen. De Glykolysierung findet an den OH-Gruppen von Threonin und Serin statt.

An den ER-Mitochondrien-Kontaktstellen sind beide Membranen nur ca. 10nm voneinander entfernt. Der ERMES-Komplex verbindet dabei beide Organellen, wodurch der Austausch von Membranlipiden und die Grundlagen für mitochondriale Teilung, Kalziumtransfer, Autophagie und Entzündungsreaktionen geschaffen werden.

An Regionen an denen sich das Mitochndrium teilt, wickelt sich das ER einmal komplett um das Mitochondrium.

Drp1 vom Mitochondrium wird in Nähe zum ER oligomerisiert (vom ER gefördert) und INF2 sitzt in der ER-Membran und fördert die Oligomerisation von Aktin, welches die Teilung der Mitochondriem ermöglicht.