Motor-Proteine ​​sind eine Klasse von molekularen Motoren, die sich längs der Oberfläche eines geeigneten Substrats zu bewegen. Sie werden durch die Hydrolyse von ATP angetrieben und wandeln chemische Energie in mechanische Arbeit.

Zellfunktionen

Die beste prominentes Beispiel für einen Motor-Protein ist das Muskelprotein Myosin welche "Motoren", die Kontraktion der Muskelfasern bei Tieren. Motor-Proteine ​​sind die treibende Kraft hinter den meisten aktiven Transport von Proteinen und Vesikeln im Cytoplasma. Kinesine und zytoplasmatische Dyneine spielen eine essentielle Rolle bei der intrazellulären Transport wie axonalen Transport und bei der Bildung der Spindelvorrichtung und der Trennung der Chromosomen während der Mitose und Meiose. Axonemal Dynein in Wimpern und Geißeln gefunden wird, ist entscheidend für die Motilität Zelle, zum Beispiel in Spermatozoen und Flüssigkeitstransport, beispielsweise in der Luftröhre.

Krankheiten, die mit Motorprotein Defekten assoziiert

Die Bedeutung der Motorproteine ​​in Zellen wird deutlich, wenn sie es versäumen, ihre Funktion erfüllen. Beispielsweise haben Kinesin Mängel als Ursache für die Charcot-Marie-Tooth-Krankheit und einigen Nierenerkrankungen identifiziert worden. Dynein Mängel können zu chronischen Infektionen der Atemwege führen, wie Zilien ohne Dynein funktionieren nicht. Defekte in Muskel Myosin vorhersehbar verursachen Myopathien, während Mängel in unkonventionellen Myosin sind die Ursache für Usher-Syndrom und Taubheit.

Zytoskelett-Motorproteine

Motorproteine ​​unter Verwendung des Zytoskeletts für die Bewegung in zwei Kategorien auf der Grundlage ihrer Substrate: Actin Motoren wie Myosin bewegen sich entlang Mikrofilamente durch die Interaktion mit Aktin. Mikrotubuli Motoren wie Dynein und Kinesin bewegen sich entlang der Mikrotubuli durch Wechselwirkung mit Tubulin. Es gibt zwei Grundtypen von Mikrotubuli Motoren: Plus-Ende Motoren und minus-End-Motoren, abhängig von der Richtung, in der sie "wandern" entlang der Mikrotubuli Kabeln innerhalb der Zelle.

Aktin-Motoren

Myosin

Myosine sind Aktin-Myosin-Motoren und Form-Komplexe, die aus zwei schweren Ketten mit Motorköpfe und zwei leichten Ketten. Von dem griechischen Wort für Muskel abgeleitet ist Myosin die zur Erzeugung von Muskelkontraktion verantwortlich Protein. Durch nicht-processively Fuß entlang Aktinfilamente, viele Moleküle von Myosin erzeugen genug Kraft, um Muskelgewebe zusammenzuziehen. Myosinen sind auch wichtig, im Prozess der Zellteilung. Sie werden auch in Plasmaströmung, wobei die Bewegung entlang Mikrofilament-Netzwerke in der Zelle ermöglicht Organellen und Zytoplasma, in einer bestimmten Richtung strömen beteiligt. Achtzehn verschiedene Klassen von Myosine sind bekannt.

Genomic Darstellung der Myosin-Motoren:

• Pilze: 5
• Pflanzen: 17
• Insekten: 13
• Säugetiere: 40

Mikrotubuli Motoren

Kinesin

Kinesinen sind eine Gruppe von ähnlichen Motorproteine, die einen Mikrotubulus Bahn, entlang welcher die Verwendung von "Fuß". Sie sind wichtig, um die Bewegung der Chromosomen während der Mitose und sind auch für Shuttling Mitochondrien, Golgi Körper und Vesikeln in eukaryotischen Zellen verantwortlich. Kinesine enthalten typischerweise zwei schwere Ketten mit Motorköpfe, die entlang von Mikrotubuli über eine pseudo-prozessive asymmetrische Gehbewegung verschieben, die in Richtung der Plus-Ende oder dem Minus-Ende sein kann, abhängig von der Art der Kinesin. Vierzehn verschiedene Kinesin Familien sind bekannt, mit einigen zusätzlichen Kinesin-ähnliche Proteine, die nicht in diese Familien klassifiziert werden können.

Genomic Darstellung der Kinesin-Motoren:

• Pilze: 6
• Pflanzen: 61
• Insekten: 25
• Säugetiere: 45

Dynein

Dyneine sind Mikrotubulus Motoren, die eine Schiebebewegung. Dynein Komplexe sind wesentlich größer und komplexer als Kinesin und Myosinmotoren. Axonemal Dynein erleichtert die Bewegung der Wimpern und Geißeln, und Zytoplasma Dynein erleichtert den Transport von intrazellulären Ladungen. Im Vergleich zu 15 Arten von axonemal Dynein sind nur zwei zytoplasmatischen Formen bekannt.

Genomic Darstellung Dynein-Motoren:

• Pilze: 1
• Pflanzen: 0
• Insekten: 13
• Säugetiere: 14-15

Anlagenspezifische Motoren

Im Gegensatz zu Tieren, Pilzen und nicht-Gefäßpflanzen, die Zellen von Blütenpflanzen fehlen Dynein-Motoren. Sie enthalten jedoch eine größere Anzahl von verschiedenen Kinesine. Viele dieser anlagenspezifischen Kinesin Gruppen werden für Funktionen während des Anlagen Zellmitose spezialisiert. Pflanzenzellen unterscheiden sich von den tierischen Zellen dadurch, dass sie eine Zellwand besitzen. Während der Mitose, wird die neue Zellwand durch die Bildung einer Zellenplatte beginnend in der Mitte der Zelle gebaut. Dieser Prozess wird durch eine Phragmoplast, einem Mikrotubuli-Array eindeutig Pflanzenzelle Mitose erleichtert. Der Bau der Zellplatte und schließlich die neue Zellwand benötigt Kinesin-ähnliche Motorproteine.

Ein weiterer Motor-Protein essentiell für Pflanzen Zellteilung Kinesin-like Calmodulin-bindendes Protein, das spezifisch für Pflanzen und Teil Kinesin und Teil Myosin ist.

Andere molekulare Motoren

Neben den Motorproteinen erwähnt, gibt es viele weitere Arten von Proteinen in der Lage ist Kräfte und Momente in der Zelle. Viele dieser molekularen Motoren sind allgegenwärtig in prokaryotischen und eukaryotischen Zellen, wobei einige, wie die mit Zytoskelettelementen Chromatin beteiligt sind, sind einzigartig in Eukaryoten. Das Motorprotein Prestin, in Säuger Cochlea äußeren Haarzellen exprimiert, produziert mechanische Verstärkung in der Cochlea. Es ist eine Gleichspannung-zu-Kraft-Wandler, der an der Mikrorate betreibt und besitzt piezoelektrische Eigenschaften.