Zytoskelettproteinen

Zytoskelettproteinen sind eine Gruppe struktureller Proteine, die sich zu Filamenten und Netzwerken zusammenlagern und so das Zytoskelett der Zellen bilden. Sie verleihen der Zelle Festigkeit, bestimmen Form und mechanische Eigenschaften und ermöglichen Bewegungen sowie Positionierung von Organellen.

Der Zytoskelett besteht aus drei Hauptfilamentsystemen: Aktinfilamente, Mikrotubuli und Intermediäre Filamente. Aktinfilamente bestehen aus Aktinpolymeren (F-Aktin) und sind besonders in der Zellrandung sowie bei der Zelldynamik beteiligt. Mikrotubuli bestehen aus Tubulin-Dimeren und dienen als Transportbahnen für Vesikel und Organellen sowie als Bauachsen in der Zellteilung. Intermediäre Filamente, zu denen Proteine wie Keratine, Vimentin, Desmin und Lamins gehören, liefern mechanische Festigkeit gegen Zug- und Druckkräfte.

Motorproteine ermöglichen Transport und Bewegung: Myosin bewegt sich entlang Aktinfilamenten, während Kinesin und Dynein entlang der Mikrotubuli ziehen. Zusätzlich regulieren Aktin- und Mikrotubulus-bindende Proteine die Polymerisation, Organisation und Stabilität der Filamente (Actin-binding Proteins wie Profilin, Cofilin, Tropomyosin, Arp2/3; MAPs bei Mikrotubuli).

Die Zytoskelettproteine sind dynamisch und reagieren auf zelluläre Signale; sie spielen zentrale Rollen bei Zellmigration, Zellteilung (Spindelapparat und Zytokinese), Zelladhäsion und der Organisation von Organellen. Im Zellkern sind Laminproteine Bestandteil der Kernhülle und tragen zur Kernstruktur bei.

Störungen der Zytoskelettproteine oder ihrer Regulation gehen mit Erkrankungen einher, darunter epidermolysis bullosa simplex durch Keratinmutationen, Desminopathien sowie Muskel- und Herzkrankheiten; auch neurodegenerative Erkrankungen betreffen mikrotubulusassoziierte Proteine wie Tau.