Wechselwirkungen der V-ATPasevon Manduca sexta mit dem Aktin ...

Einleitung
menten mit Myosin. Durch zahlreiche assozierte Proteine vernetzte Aktinfilamente bilden es-
senzielle Strukturen wie Zell-Cortex und Mikrovilli. Die Beweglichkeit von Makrophagen
und Fibroblasten und damit das Funktionieren des Abwehrsystems und die Regeneration der
Gewebe von Säugetieren kommen durch schnelle und präzise Depolymerisierungs-
Polymerisierungs-Schritte des Aktinzytoskeletts zustande.
Aktin ist ein sehr hoch konserviertes Protein und gehört bei den Eukaryoten zu den
meist verbreiteten Proteinen. Bei verschiedenen Organismen gibt es eine unterschiedliche
Zahl von Aktin codierenden Genen. Die Bäckerhefe besitzt nur ein Aktin-Gen, Menschen ha-
ben sechs Aktin-Gene und Dictyostelium sogar zehn. Beim Aktin unterscheidet man die drei
Isoformen α, β und γ, deren Aminosäuresequenzen mehr als 90% identisch sind. Die höchsten
Unterschiede liegen dabei in den ersten 30 Aminosäuren, was leichte Unterschiede in den
biochemischen Eigenschaften verursacht, die den isoelektrischen Punkt oder die kritische
Konzentration betreffen (siehe unten). Beim Menschen werden α- und γ-Isoformen des Aktins
vor allem in Muskeln produziert, in Nichtmuskel-Geweben dagegen die Isoformen β und γ
(Pollard and Earnshaw, 2002).
Aktinfilamente, die auch als Mikrofilamente bezeichnet werden, haben einen
Durchmesser von etwa 8 nm und bestehen aus Aktin-Monomeren. Monomeres Aktin hat eine
Molmasse von ca. 43 kDa und besitzt eine globuläre Form. Deswegen wird monomeres Aktin
auch G-Aktin genannt, im Gegensatz zum filamentösen F-Aktin. In einem Aktinfilament sind
die benachbarten G-Aktine um etwa 166° gedreht, wobei jedes Monomer mit vier anderen
Monomeren interagiert. Dies führt zu dem Ergebnis, dass die Aktinfilamente im Elektronen-
mikroskop angenähert wie eine doppelsträngige Perlenkette aussehen (Stryer, 1996).
Wenn die Konzentration von G-Aktin einen bestimmten Wert erreicht, beginnen sich
Aktinfilamente zu bilden. Die niedrigste Konzentration, welche die Polymerisierung des Ak-
tin induziert, wird als kritische Konzentration bezeichnet. Sie ist sehr variabel und hängt von
vielen verschiedenen Parametern wie z.B. von zweiwertigen Ionen und Salzen oder auch von
der Temperatur ab. So hat Muskel-Aktin von Säugern bei 4°C in Abweseneit von Mg 2+ und
KCl eine kritische Konzentration von über 3 mg/ml, in Gegenwart von 2 mM Mg 2+ und 50
mM KCl hingegen beginnt das Aktin schon bei einer Konzentration von 0,03 mg/ml zu poly-
merisieren. Auch die Steigerung der Temperatur führt zu einer deutlichen Senkung der kriti-
schen Konzentration. So bildet das Nichtmuskel-Aktin von Säugern bei 30°C die Filamente
schon bei einer Konzentration von etwa 0,03 mg/ml, obwohl dies bei 4°C erst bei einer Kon-
zentration von etwa 0,15 mg/ml passiert (Gordon et al., 1977).
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