Die Aktinnukleation, exakt Aktinfilamentnukleation oder einfach nur Nukleation bezeichnet in der Biochemie den initialen Schritt in der Ausbildung von Aktinfilamenten aus Aktin-Monomeren, also in der Polymerisation von Aktin.

Aktin-Monomere (G-Aktin) schließen sich zusammen, um polarisierte Filamente (F-Aktin) zu formen, die über ein schnell und ein langsam wachsendes Ende verfügen. Den ersten Schritt in diesem Zusammenschluss nennt man Nukleation, was der Formation von stabilen Multimeren (sogenannte Nukleationskerne) aus drei Aktin-Monomeren entspricht.

Die spontane Nukleation von Aktin ist aber thermodynamisch ungünstig und verläuft nur sehr langsam, was an der Instabilität von Aktin-Dimer-Zwischenprodukten und der Aktivität von Aktin-Monomeren liegt. Um diese energetische Hürde zu überwinden, verwenden Zellen eine Vielzahl von Aktinnukleations-Proteinen, wie den Arp 2/3-Komplex, Formin und tandem-monomer-binding nucleators, die auch Nukleationsfaktoren genannt werden. Bedingt durch diese Proteine nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit stark zu. Mit jedem hinzugefügten Monomer verringert sich die Geschwindigkeit jedoch wieder etwas.

Nukleationsfaktor Formin

Das Modell um den Nukleationsfaktor Formin, das auch als Spitzen-Nukleations Modell (aus dem englischen „tip nucleation model“) bezeichnet wird, besagt, dass sich Proteine aus der Formin-Klasse an der Zellmembran gruppieren und die Nukleation initiieren. Anschließend vermittelt Formin die Verlängerung des Filaments, die durch Fascin durchgeführt wird.

Nukleationsfaktor Arp 2/3-Komplex

Der Arp 2/3-Komplex bildet eine Alternative zum Formin, wird aber eher mit den Lamellipodien, oder allgemein motilen Bereichen einer Zelle in Verbindung gebracht. Man geht davon aus, der Komplex ein Aktin-Dimer nachahmt, gleichzeitig aber stabiler als ein solches ist und so als Nukleationsbasis dient. Von diesem Komplex ausgehende Verbindungen werden unter Umständen durch Fascin weiter gesichert.

Nukleationsfaktor tandem-monomer-bindung nucleator

Diese Gruppe von Nukleationsfaktoren wird so bezeichnet, weil sich in jedem dieser Faktoren Bindungsstellen für Aktin-Monomere tandemartig wiederholen. In dieser Gruppe sind die Spire proteins, Cordon-bleu (Cobl), Leiomodin (Lmod-2), JMY und das Adenomatous-polyposis-coli-Protein (ACP) vorhanden. Und in jedem dieser Proteine wiederum sitzen Wiederholungen von Bindungsstellen für Aktin-Monomere, die sich dort anlagern können.

Einzelnachweise

  1. 1 2 GO:0045010 actin nucleation. QuickGo, The European Bioinformatics Institute, abgerufen am 6. August 2015.
  2. 1 2 Elif Nur Firat-Karalar und Matthew D. Welch: New mechanisms and functions of actin nucleation. In: Current Opinion in Cell Biology. 23. Jahrgang, Nr. 1, Februar 2011, S. 4–13, doi:10.1016/j.ceb.2010.10.007, PMC 3073586 (freier Volltext).
  3. 1 2 Julia Ehinger: Charakterisierung Arp 2/3-Komplex vermittelter Aktinreorganisation bei der Invasion bakterieller Pathogene, Carolo-Wilhelmina Universität Braunschweig, 20. Februar 2006, S. 2 und 9. (Dissertation zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Naturwissenschaften)
  4. 1 2 3 Actin Nucleation. Mebinfo, 20. Oktober 2014, abgerufen am 6. August 2015.
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