12 VL - Molekulare Motoren I Flashcards
Was sind molekulare Motoren und welche Typen gibt es??
proteins that are able to convert energy stored in ATP, GTP or ion gradients to mechanical work
Translational motors
Rotary motors
Polymerization motors
Welche Translational motors gibt es?
Move in a one dimensional fashion
Step along a linear ‘track’
Kinesin, Dynein, Myosin, Helicases
Welche Rotary motors gibt es?
Usually embedded in the cell membrane
Generate torque by rotation
Bacterial flagellar motor
Welche Polymerization motors gibt es?
Mechanical work by polymerization
Microtubules, actin filaments
Welche sind die Cytoskelett Motoren?
Kinesin, Dynein, Myosin
Wie ist Aufbau und Bewegungsrichtung von Kinesin?
- Molecular motor / ATPase
- Head – conserved motor domain, which harbors both the ATP- and microtubule-binding activities
- Neck – linker
- Stalk – a long, central alpha-helical coiled-coil domain
- Moves unidirectionally towards microtubule (+)-ends
- Highly processive
Wie viele Kinesine können bei Säugern kodiert werden?
40
Welche Kinesin-Unterfamilien sind besonders?
Kinesin-5
Kinesin-13
Kinesin-14
Aufbau von Mikrotubuli
- Linear polar filaments
- Formed by the polymerization of a α and β tubulin
- 13 protofilaments
- Lattice constant of 8 nm
- Stable (-) end, highly dynamic (+) ends
Worauf bewegt sich Kinesin?
Mikrotubuli
Welche mechanischen Parameter gibt es bei Cytoskelett Motoren?
• Velocity (nm/s)
• Run-length (nm)
• Step size (nm)
Distance moved by motor per ATP hydrolysis event
• Processivity
Number of steps a single motor can take before it falls of the track
• Stall force (N)
The highest force load a running motor can dynamically hold without slipping backwards
Was ist eine “optische trap” (optische Pinzette)?
photonisches Gerät zur Manipulation, d. h. zum Festhalten und Bewegen, kleinster Objekte
Wie verhält sich die Geschwindigkeit von Kinesin bei steigender ATP-Konzentration?
steigt monoton und zeigt Sättigungs-Verhalten
unterliegt somit der Michaelis-Menten Kinetik mit ladungsabhängigen Parametern
Eigenschaften von Step Size & Run Length von Kinesin
- Kinesin hydrolyses one ATP per 8-nm step
- Tight coupling between chemical and mechanical motions: 1 step / ATP
- Motor takes ~ 100 steps before releasing from a microtubule
- Highly processive
in welchem Bereich liegt die Stall force von Kinesin?
5-7 pN
Worauf läuft Dynein? in welche Richtung?
Mikrotubuli
-)-Ende (entgegen Kinesin
Welche Dynein-Typen gibt es und welche Funktion haben sie?
• Axonemal dynein
causes sliding of microtubules in the axonemes of cilia and flagella and is found only in cells that have those
structures
• Cytoplasmic dynein is found in all animal cells cytoplasmic, it facilitates movement of organelles and other cargos, it is essential for centrosome assembly and spindle function
Struktur von Dynein
Homodimer mit jeweils:
• a hexameric AAA ring, with
• three appendages that protrude from the ring:
- the stalk (coiled-coil, contains the microtubule
binding domain),
- the buttress (coiled-coil), and
- the linker (the mechanical element)
Wodurch kommt die Fortbewegung von Dynein zustande?
der linker ist abwechselnd in gerader und gebogener Position
Linker swing –> power stroke
Worauf bewegt sich Myosin?
Aktinfilamente
Woher bekommt Myosin seine Bewegungsenergie?
Aktinfilamente bestehen aus zwei “Reihen” die umeinander gewunden sind. in der Mitte befindet sich ATP
die Bewegung von Myosin ist somit Aktin-vermittelt
Wie Verhält sich die Aktivität von Myosin mit steigender Substratkonzentration?
steigt an bis es Sättigungspunkt erreicht
verhält sich nach Michaelis-Menten Kinetik
Welche Motorproteine zeigen eine Michaelis-Menten Kinetik?
Kinesin –> in abhängigkeit von der ATP-Konzentration
Myosin –> in Abhängigkeit der Substratkonzentration
Mechanische Parameter von Myosin
Velocity 0.2 µm/sec (V) - 6 µm/s (II)
Stall force 1-10 pN
Step length ~ 5 nm (II) - 36 nm (V)
Run-length > 100 nm
Welche Myosin-Unterfamilie sorgt für Muskelkontraktion?
Myosin II
