12 VL - Molekulare Motoren I

Question 1

Was sind molekulare Motoren und welche Typen gibt es??

Answer 1

proteins that are able to convert energy stored in ATP, GTP or ion gradients to mechanical work

Translational motors
Rotary motors
Polymerization motors

Question 2

Welche Translational motors gibt es?

Answer 2

Move in a one dimensional fashion
Step along a linear ‘track’

Kinesin, Dynein, Myosin, Helicases

Question 3

Welche Rotary motors gibt es?

Answer 3

Usually embedded in the cell membrane
Generate torque by rotation

Bacterial flagellar motor

Question 4

Welche Polymerization motors gibt es?

Answer 4

Mechanical work by polymerization

Microtubules, actin filaments

Question 5

Welche sind die Cytoskelett Motoren?

Answer 5

Kinesin, Dynein, Myosin

Question 6

Wie ist Aufbau und Bewegungsrichtung von Kinesin?

Answer 6

• 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

Question 7

Wie viele Kinesine können bei Säugern kodiert werden?

Answer 7

40

Question 8

Welche Kinesin-Unterfamilien sind besonders?

Answer 8

Kinesin-5

Kinesin-13

Kinesin-14

Question 9

Aufbau von Mikrotubuli

Answer 9

• 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

Question 10

Worauf bewegt sich Kinesin?

Answer 10

Mikrotubuli

Question 11

Welche mechanischen Parameter gibt es bei Cytoskelett Motoren?

Answer 11

• 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

Question 12

Was ist eine “optische trap” (optische Pinzette)?

Answer 12

photonisches Gerät zur Manipulation, d. h. zum Festhalten und Bewegen, kleinster Objekte

Question 13

Wie verhält sich die Geschwindigkeit von Kinesin bei steigender ATP-Konzentration?

Answer 13

steigt monoton und zeigt Sättigungs-Verhalten

unterliegt somit der Michaelis-Menten Kinetik mit ladungsabhängigen Parametern

Question 14

Eigenschaften von Step Size & Run Length von Kinesin

Answer 14

• 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

Question 15

in welchem Bereich liegt die Stall force von Kinesin?

Answer 15

5-7 pN

Question 16

Worauf läuft Dynein? in welche Richtung?

Answer 16

Mikrotubuli

-)-Ende (entgegen Kinesin

Question 17

Welche Dynein-Typen gibt es und welche Funktion haben sie?

Answer 17

• 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

Question 18

Struktur von Dynein

Answer 18

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)

Question 19

Wodurch kommt die Fortbewegung von Dynein zustande?

Answer 19

der linker ist abwechselnd in gerader und gebogener Position

Linker swing –> power stroke

Question 20

Worauf bewegt sich Myosin?

Answer 20

Aktinfilamente

Question 21

Woher bekommt Myosin seine Bewegungsenergie?

Answer 21

Aktinfilamente bestehen aus zwei “Reihen” die umeinander gewunden sind. in der Mitte befindet sich ATP

die Bewegung von Myosin ist somit Aktin-vermittelt

Question 22

Wie Verhält sich die Aktivität von Myosin mit steigender Substratkonzentration?

Answer 22

steigt an bis es Sättigungspunkt erreicht

verhält sich nach Michaelis-Menten Kinetik

Question 23

Welche Motorproteine zeigen eine Michaelis-Menten Kinetik?

Answer 23

Kinesin –> in abhängigkeit von der ATP-Konzentration

Myosin –> in Abhängigkeit der Substratkonzentration

Question 24

Mechanische Parameter von Myosin

Answer 24

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

Question 25

Welche Myosin-Unterfamilie sorgt für Muskelkontraktion?

Answer 25

Myosin II