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Bewegungsvorgänge

Hemmstoffe für Actin und Tubulin

Actin-Hemmstoffe

  • Inhibitoren der Mikrofilamente: CytochalasineCytochalasine sind von zahlreichen Pilzarten ausgeschiedene Stoffwechselprodukte, die viele Bewegungsvorgänge wie Fortbewegung, Phagocytose oder Cytokinese in Eukaryonten hemmen. Die Mitose, an der hauptsächlich Mikrotubuli beteiligt sind, wird nicht inhibiert. Auch die Muskelkontraktion ist nicht beeinträchtigt, da an diesem Vorgang keine Aggregation und Dissoziation von Actin-Monomeren beteiligt ist. Die Cytochalasine unterbinden die Polymerisation des Actins, indem sie an der Spitze des Actin-Moleküls binden und die Anlagerung eines weiteren Actins verhindern (capping). Experimentell werden Cytochalasine in der Zellbiologie vor allem eingesetzt, um Mikrofilamente und das Mikrotubuli-System der Zelle zu unterscheiden.
  • Immunfluoreszenz-markiertes PhalloidinPhalloidin (Phallatoxin) ist ein hochtoxisches cyclisches Alkaloid des weißen Knollenblätterpilzes (Amanita phalloides), der auch α-Amanitin (einen Inhibitor der RNA-Polymerase) produziert. Im Gegensatz zum Cytochalasin hemmt Phalloidin die Depolarisierung der Actin-Filamente und blockiert damit ebenfalls alle Bewegungsvorgänge, an denen eine Assoziation/Dissoziation von Actin-Monomeren beteiligt ist. Phalloidin hat eine sehr hohe Affinität zum F-Actin aus Leber- oder Muskelzellen, bindet aber auch pflanzliche Actine sehr gut. In der Forschung wird Immunfluoreszenz-markiertes Phalloidin vor allem verwendet, um Actin-Filamente in der Zelle anzufärben, da das Toxin über die ganze Länge des Filamentes gebunden wird. Phalloidin muss allerdings in die Zellen injiziert werden, da es die Plasmamembran nur schwer durchquert.

Tubulin-Hemmstoffe

  • Colchicin-DerivateDas aus der Herbstzeitlose gewonnene Alkaloid Colchicin wird schon seit vielen Jahren in der Forschung verwendet (und wurde vermutlich schon im alten Ägypten zur Behandlung von Gicht medizinisch eingesetzt). Ein Colchicin-Molekül bindet fest an ein Tubulin-Dimer und verhindert so die Polymerisation. Wird Colchicin oder das verwandte Colcemid zu einer sich teilenden Zelle gegeben, löst sich die Mitosespindel auf und die Mitose wird unterbrochen. Daher werden diese Alkaloide auch als antimitotische Substanzen bezeichnet. In der Krebsforschung finden auch die Hemmstoffe Vinblastin und Vincristin Anwendung, die bevorzugt die Spindelbildung und Mitose von schnell wachsenden Zellen inhibieren.
  • PaclitaxelPaclitaxel (Taxol) wirkt im Gegensatz zum Colchicin fördernd auf die Polymerisierung von Tubulin; es kommt zur verstärkten Aggregation und damit zu einer Stabilisierung der mitotischen Spindel in einer sich teilenden Zelle. Die Wirkung ist aber sehr ähnlich; durch die Störung der Dissoziation wird die Mitose unterbrochen.
Abb.1
2D-Struktur von Vinblastin
Abb.2
2D-Struktur von Paclitaxel
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