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2021-06-28T14:41:54Z

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[[Datei:Myosine.gif|mini|Kopf- oder Motordomäne von Myosin-II. Linkerseits sind Atome der ''schweren Kette'' rot, solche der ''leichten Ketten'' orange und gelb dargestellt.]]
[[Datei:MyosinUnrootedTree.jpg|mini|300px|Verwandtschaftsverhältnisse in der Myosin-Familie]]
'''Myosin''' (von {{grcS|μυός|myos}}, Genitiv zu {{lang|grc|μῦς|mys}} ‚Muskel‘)<ref>{{Literatur | Herausgeber=Renate Wahrig-Burfeind | Titel=Wahrig. Illustriertes Wörterbuch der deutschen Sprache | Verlag=ADAC-Verlag | Ort=München | Jahr=2004 | ISBN=3-577-10051-6 | Seiten=590}}</ref> bezeichnet eine Familie von [[Motorprotein]]en in [[Eukaryoten|eukaryot]]ischen [[Zelle (Biologie)|Zelle]]n. Myosin ist als ein wesentlicher Bestandteil im [[Muskel]] auch an der Umwandlung von chemischer Energie in Kraft und Bewegung beteiligt. Des Weiteren ist es in Kooperation mit anderen Motorproteinen wie [[Kinesin]] und [[Dynein]] wesentlich am [[intrazellulärer Transport|intrazellulären Transport]] von Biomakromolekülen, [[Vesikel (Biologie)|Vesikeln]] und Zellorganellen längs der Strukturen des [[Cytoskelett]]s beteiligt. Im Gegensatz zu Kinesin und Dynein bewegt sich dabei Myosin entlang von [[Aktin]][[Mikrofilamente|filamenten]]. Weitere zelluläre Funktionen umfassen unter anderem Zellbewegungen und [[Zelladhäsion|-adhäsion]].

== Myosin-Klassen ==
Zunächst wurde Myosin als [[Motorprotein]] von [[Muskelfaser]]n identifiziert (Bestandteil des [[Sarkomer]], den kontraktionsfähigen Abschnitten der [[Myofibrille]]n (Muskelfibrillen)), wobei ein Bündel von Myofibrillen eine Muskelfaser bildet. Später sind weitere Mitglieder der Proteinfamilie in Erscheinung getreten, deren Funktion noch weitgehend unbekannt ist. Für einzelne dieser unkonventionellen Myosine konnten Funktionen beim intrazellulären Transport von Vesikeln und Organellen, bei Endozytose oder Zellwachstum identifiziert werden.

Nach phylogenetischen Studien (vgl. [[Homologie (Biologie)]]) unterteilt man die Familie der Myosine in Klassen und Subklassen. In Muskelfasern vorkommendes Myosin gehört mit einigen anderen Nicht-Muskel Myosinen zu Klasse II, welche auch als konventionelle Myosine bezeichnet werden. Alle anderen Klassen werden als unkonventionelle Myosine bezeichnet. Die zuerst entdeckten unkonventionellen Myosine wurden in Klasse I zusammengefasst. Neuere Klassen unkonventioneller Myosine werden fortlaufend nummeriert (III, IV, V …). Offiziell wurden 18 Klassen unkonventioneller Myosine benannt, wobei inzwischen mindestens sechs weitere, noch nicht benannte Klassen bekannt sind. Einige Abgrenzungen und Zuordnungen sind aber fraglich.

== Proteinstruktur ==
Funktionales Myosin besteht aus mehreren Aminosäureketten:
* einer schweren Kette (heavy chain) sowie
* einer unterschiedlichen Anzahl von leichten Ketten.

Das Myosin-II-Molekül liegt als so genanntes Dimer vor, das aus insgesamt 6 Untereinheiten besteht (Hexamer):
* 2 schweren Ketten
* 4 leichten Ketten

=== Schwere Kette (''Heavy Chain'') ===
Den schweren Ketten aller Myosine gemeinsam ist eine [[Konservierung#Evolution|konservierte]] Kopfdomäne, die die katalytischen [[ATPasen|ATPase]]-Eigenschaften vereinigt und deshalb auch Motordomäne genannt wird.

An diese schließt sich die Halsregion an, welche eine unterschiedliche Anzahl von Bindedomänen für leichte Ketten (''Light Chain Binding Domain'', LCBD) enthalten kann. Ein Beispiel dafür ist das oft vorkommende [[IQ-Motiv]] (Konsensus-Sequenz: IQXXXRXXXXR), an welches das Protein [[Calmodulin]] in der Funktion als Leichtkette binden kann. Je nach Klasse variiert die Anzahl der LCBD. Insofern auch coiled-coil Strukturen ausgebildet werden, besteht die Möglichkeit zur Dimerisierung, sodass doppelköpfige Myosine entstehen.

Ebenso ist die darauf folgende Schwanzregion klassenspezifisch ausgeprägt und weist die größten Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Klassen auf. Diese Region enthält oftmals unterschiedliche Proteininteraktionsdomänen, an welche die zu transportierende Fracht andocken kann. Konventionelle Myosine sind außerdem dafür bekannt, dass die Schwanzregion dieser dimeren Moleküle zur Bildung von Filamenten tendiert. Auf diese Weise bilden sich Myosin-Fasern, die Bestandteil des [[Sarkomer]]s sind.
Für Nicht-Muskel-Myosine wird angenommen, dass über die Domänen in der Schwanzregion die Spezifität des Transporters bestimmt wird.

=== Leichte Kette (''Light Chain'') ===
Die leichten Ketten sind kleinere Aminosäureketten, welche an die deutlich größere schwere Kette binden. Die jeweilige Bindung erfolgt spezifisch an Bindedomänen für leichte Ketten (LCBD).

Es existieren verschiedene leichte Ketten, deren Funktion einerseits rein strukturell ist (essentielle leichte Kette), zum anderen die Aktivität der Motordomäne reguliert (regulatorische leichte Kette).

Hierbei sei insbesondere auf die Regulation der Muskelaktivität durch Ca<sup>2+</sup>-Ionen hingewiesen, welche über die regulatorische leichte Kette erfolgt.

== Die Bewegung von Myosin im Querbrückenzyklus ==
{{Hauptartikel|Muskelkontraktion#Beschreibung des Kontraktionsmechanismus|titel1=„Beschreibung des Kontraktionsmechanismus“ im Artikel Muskelkontraktion}}

Das hier beschriebene Beispiel zeigt die Bewegung von Myosin anhand des konventionellen Myosin II im Muskel, bei welchem die Aktin- und Myosinfilamente ineinander geschoben werden. Der Ablauf bei den unkonventionellen Myosinen ist von Prinzip gleich, außer dass hier ein Myosin-Dimer mit seiner Fracht an einem Aktinfilament entlang „wandert“. Dabei bindet jeweils ein Myosinkopf abwechselnd, so dass quasi „ein Fuß nach dem anderen“ vorgesetzt wird. Die Bewegung erfolgt gerichtet, da Myosin auf dem Aktinfilament nur in eine Richtung wandern kann. In der Regel läuft Myosin in Richtung des Plus-Endes eines Aktinfilaments. Eine Ausnahme bildet hier bislang Myosin VI, welches sich in die Gegenrichtung bewegt. Die unterschiedlichen unkonventionellen Myosin-Klassen übernehmen hier also die Bewegung in beide Richtungen am Aktin, im Gegensatz zu Kinesin und Dynein an den [[Mikrotubuli]].

Die Motoraktivität wird durch den sogenannten Querbrückenzyklus beschrieben. Gegenüber der Schwanzregion ist die Motordomäne abgewinkelt. In Abwesenheit von [[Adenosintriphosphat|ATP]] bindet sie fest an [[Aktin]]-Filamente. Bindung von ATP bewirkt ein Abdissoziieren vom Aktin-Filament. Anschließend verändert sich der Neigungswinkel der Motordomäne auf etwa 90° (Pre-Power-Stroke-Konformation). Nach der Hydrolyse von [[Adenosintriphosphat|ATP]] zu [[Adenosindiphosphat|ADP]]+P bindet Myosin wieder an das Aktin-Filament. Nach Abgabe von P und ADP kommt es zum Kraftschlag (Power-Stroke), einem Zurückklappen des Neigungswinkels auf 50° (Post-Power-Stroke-Konformation). Da hierbei Myosin wieder fest an das Aktin-Filament gebunden ist, erfolgt eine gerichtete Bewegung. Im Muskel bewirkt das mehrmalige Durchlaufen des Querbrückenzyklus, dass sich die Myosin-[[Mikrofilamente|Filamente]] und die Aktin-Filamente ineinander schieben; es kommt zur [[Muskelkontraktion]].

<gallery class="centered" caption="Querbrückenzyklus">
Datei:Cross-bridge-cycle-1.svg|'''Phase 1''' – Myosin (gelb) bindet an Aktin (rosa). Dies wird durch Konformationsumwandlung des Tropomyosins möglich, das so die Bindestellen des Aktins für Myosin freigibt. Diese Konformationsumwandlung des Tropomyosins wird durch Bindung von Ca<sup>2+</sup>-Ionen an Troponin ausgelöst. Der angedeutete Winkel beträgt etwa 90°.
Datei:Cross-bridge-cycle-2.svg|'''Phase 2''' – Myosinköpfchen (gelb) spalten ATP zu ADP und Phosphat und führen dabei ihren Kraftschlag aus. Das gebundene Aktin wird dabei in Richtung des Kraftschlags verschoben. Der angedeutete Winkel beträgt etwa 50°.
Datei:Cross-bridge-cycle-3.svg|'''Phase 3''' – Myosinköpfchen (gelb) lösen sich unter Aufnahme von ATP vom Aktin (rosa).
Datei:Cross-bridge-cycle-4.svg|'''Phase 4''' – Myosin (gelb) im Ruhezustand. Aktin (rosa).
</gallery>

== Bereitstellung der Energie ==
Der ATP-Vorrat im Muskel reicht gewöhnlich für fünf bis sechs Sekunden Dauerbelastung. Danach wird aufeinanderfolgend [[Kreatinphosphat]] (genügt etwa zehn weitere Sekunden) und schließlich [[Glukose]] (Traubenzucker) von den Muskeln verstoffwechselt.

== Literatur ==
* Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, [[Lubert Stryer]]: ''Biochemie.'' 6. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-8274-1800-5.
* Donald Voet, Judith G. Voet: ''Biochemistry.'' 4. Auflage, John Wiley & Sons, New York 2011, ISBN 978-1-11813992-9.
* [[Bruce Alberts]], Alexander Johnson, Peter Walter, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts: ''Molecular Biology of the Cell'', 4. Auflage, Taylor & Francis 2002, ISBN 978-0-81533218-3.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Myosins}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Proteinkomplex]]
[[Kategorie:Quergestreifte Muskulatur]]
[[Kategorie:Glatte Muskulatur]]

Myosin - Versionsgeschichte

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