Zwischenfilamenten

Zwischenfilamente, kurz IFs, sind eine Gruppe von Zytoskelettproteinen, die in den meisten tierischen Zellen vorkommen. Mit einem Durchmesser von etwa 10 Nanometern bilden sie stabile Netzwerke, die zwischen Aktinfilamenten und Mikrotubuli liegen. Sie tragen zur mechanischen Festigkeit der Zelle und zur Formbeständigkeit von Geweben bei.

Aufbau und Assemblierung: IF-Proteine besitzen eine zentrale α-Helix-Rod-Domäne sowie Kopf- und Schwanzbereiche. Zwei Monomere bilden ein Dimer, zwei Dimere ein antiparalleles Tetramer. Tetramere lagern sich zu Protofilamenten und schließlich zu einem 10-nm-Filament zusammen. Die Polymerisation erfordert kein NTP-Hydrolyse, und der Abbau wird vor allem durch Phosphorylierung gesteuert, insbesondere während der Zellteilung. IF-Netzwerke sind relativ stabil, bleiben aber unter Signalen remodelbar.

Typen und Verteilung: Die Proteinfamilie umfasst Keratine (Type I/II) in Epithelien; Vimentin und verwandte Proteine in mesenchymalen Zellen; Desmin in der Muskulatur; Neurofilamente NF-L, NF-M, NF-H in Neuronen; Lamin-A/C und Lamin-B in der Kernhülle; GFAP in Gliazellen; Nestin in Progenitorzellen. Diese IFs bilden gewebespezifische Netzwerke und unterscheiden sich in Struktur und Lokalisationsmustern.

Funktionen: IFs liefern mechanische Unterstützung, verteilen Spannung in Zellen und Geweben und verankern Zellstrukturen über Desmosomen, Hemidesmosomen oder die Kernlamina. Sie sind an der Organisation von Organellen beteiligt und interagieren mit Signalkaskaden, was Zellmigration, Differenzierung und Reparaturprozesse beeinflusst.

Klinische Relevanz: Mutationen in IF-Genen verursachen verschiedene Erkrankungen. Keratin- Mutationen (z. B. KRT5/KRT14) führen zu Epidermolysis bullosa simplex; Desmin- oder Lamin-Mutationen sind mit Muskeldystrophien, Kardiomyopathien und Laminopathien verbunden. Neurofilament-Mutationen können erbliche Neuropathien verursachen; GFAP-Mutationen stehen im Zusammenhang mit Alexander-Krankheit.