Unterabschnitte
Transportmechanismen
Die Synthese von Proteinen ist auf den zellkörper konzentriert und
findet teilweise auch in den Dendriten statt - jedoch nicht im Axon.
Somit müssen die Proteine wie auch die Membranen vom Soma zu den
Synapsen transportiert werden. Man unterscheidet mehrere Arten des
axonalen Transports.
Cytoskelettelemente
Die meisten Elemente des Cytoskeletts sind POlymere. Man unterscheidet
bei der Polymerisation verschiedene Formen:
Beim Self-Assembly handelt es sich um eine Polymerisation
ohne weitere Energiezufuhr.
Beim Treadmilling können Mikrofilamente unter ATP-Verbrauch
an einem Ende polymerisieren, am anderen depolymerisieren.
Mikrotubuli sind ein ,,Röhrenpolymer`` bestehen aus
Protofilamenten mit einem Gesamtdurchmesser
von 25-28 nm. Die Protofilamente werden aus Hetereodimeren, die
wiederum aus zwei Monomeren (einer globulären  - und einer
 -Einheit) gebildet werden. Diese können 2 GTP oder ein GDP und
ein GTP binden.
Bei den Mikrotubuli gibt es eine dynamische Instabilität.
Die Stabilität wird von Mikrotubuli-assoziierten Proteinen (MAP's)
geregelt. Die Anlagerung von Monomeren geschieht immer nur am
(+)-Ende. Das (-)-Ende der Mikrotubuli ist im Axon in Richtung des
Somas orientiert. In den Dendriten verlaufen die Mikrotubuli in beide
Richtungen.
Die Mikrotubuli haben eine wichtige Rolle beim Transport von
Zellorganellen (siehe 3.5.2).
Die Neurofilamente gehören - wie auch die Intermediärfilamente - zu
den Cytokeratinen. Sie sind längs des Axons ausgerichtet und sind in
der drei- bis dreissigfachen Anzahl gegenüber den Mikrotubuli
vorhanden.
Sie bestehen aus lang gestreckten -helicalen Monomeren, die
sich ohne Energieverbrauch sehr stabil zusammenlagern. Die Enden
können phosphoryliert werden.
Es wird vermutet, dass an diesen Filamenten bei Alzheimerpatienten
eine Modifikation vorliegt.
G-Aktin (42 kDa) bildet globuläre Einheiten, die sich dann unter
ATP-Verbrauch zu Polymeren zusammenlagern. Ein solches Polymer besteht
aus zwei Proteinfäden. Wenn Caldesmon an die Enden des Aktins bindet,
stoppt die Polymerisation.
Die Polymerisation kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst
werden: Gelsolin führt zum Zerfall der
Aktin-Struktur. -Aktinin führt zu einer Bündelung und über
Vinculin zu einer Bindung an die Membran. Durch Filamin bildet das
Aktin ein Netzwerk.
Schneller axonaler Transport
Beim schnellen axonalen Transport (400 mm/Tag) unterscheidet man einen
Transport vom Soma zu der Synapse (anterogrand) von einem
Rücktransport, der von der synapse zum Soma läuft (retrograd).
Beim schnellen axonale Transport bewegen sich die Partikel
ruckartig. Gibt man Colchicin hinzu kann man den Transport zum
Erliegen bringen. Dies zeigt deutlich den Zusammenhang mit den
Mikrotubuli.
Während beide Transportformen mit den Mikrotubuli zusammenhängen und
diese als ,,Schiene`` benutzen, untescheiden sich die
Motormoleküle deutlich:
Das Antriebsmolekül des anterograden Tranports ist das Kinesin; eine
ATPase.
Das Antriebsmolekül des retrograden Tranports ist das Dynein;
ebenfalls eine ATPase. Man nimmt an, dass das Dynein eine ,,
veränderte Erkennungsstruktur`` (evtl. durch Proteolyse) erkennt.
Der retrograde Transport wird von einigen Viren ausgenutzt, um von den
Synapsen zum Zellkern zu gelangen.
Wie schon oben erwähnt, gibt es mehrere Motorproteine:
Beim Myosin unterscheidet man zwei Typen, das Myosin I und
das Myosin II.
Das Myosin I ist ein Monomer, das mit der Schwanzregion an Calmodulin,
Aktin oder an Membranen binden kann.
Dynein bewirkt das Gegeneinandergleiten von Mikrotubuli,
z.B. von Clilien und Falgellen.
Kinesin bewegt Organellen, wie z.B. den Zellkern bei der
Zellteilung. Kinesin bindet selektiv Vesike, sekretorische Granula und
Mitochondrien.
Langsamer axonaler Transport
Der langsame axonale Tranport verläuft nur anterograd und dient dem
Transport von Cytoskelettelementen und Proteinen.
Man kann von ihrer Kinetik her zwei Transportmechanismen
unterscheiden:
Eine langsamte Kompenten, die Untereinheiten von Neurofilamenten und
Mikrotubuli tranportiert (0.2-2.5 mm/Tag) und eine schnelle
Komponente, die Aktin und Protine mit ca. der doppelten
Geschwindigkeit transportiert.
Der molekulare Mechanismus des langsamen Transports ist noch
ungeklärt.
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