Intermediärfilamente

Intermediärfilamente sind seilartige Fasern mit ca. 10 nm Durchmesser und 30-200 kDA Molekulargewicht. Die Grundbausteine (Monomere) der Intermediärfilamente sind die Intermediärfilament-Proteine, eine Gruppe mit über 35 Vertretern.

Alle Intermediärfilament-Proteine haben denselben Grundaufbau mit einer stabförmigen Domäne in der Mitte (konservierte Struktur), jedoch mit jeweils verschiedenen Köpfen.
Die zytoplasmatischen Intermediärfilamente bilden große Netzwerke – auch über Zellgrenzen hinweg -, die den Zellen mechanischen Halt geben und den Zellkern dazu auch verankern. Sie nehmen beispielsweise Zugkräfte auf, die auf Epithelien einwirken.

Die Lamine bilden zudem das Stützskelett der inneren Zellkernmembran (Kernlamina). Bei der Zellteilung wird die Kernlamina aufgelöst, sie bildet sich dann in den Tochterzellen neu.
Der Ausfall von Intermediärfilamenten führt zur Zerstörung der Zellen. Beim Menschen verursacht eine Keratin- Mutationen die Epidermolysis bullosa.

Mikrotubuli

Mikrotubuli sind lange hohle Zylinder mit ca. 22-28 nm Durchmesser und 45 kDA Molekulargewicht. Die Grundeinheit sind Dimere aus alpha- und beta-Tubulin. Diese lagern sich zulangen Protofilamenten zusammen, eine röhre aus 13 protofilamenten ergibt dann einen fertigen und stabilen Mikrotubulus Im Gegensatz zu den Intermediärfilamenten sind die mikrotubuli polar. Am Plus-Ende befindet sich beta-Tubulin, hier findet die Polymerisation statt, am Minus-Ende befindet sich entsprechend das alpa-Tubulin.

Mikrotubuli können sich anders als intermediärfilamente nicht spontan neu zusammenlegen. Ihre Bildung (Nukleation) findet an Mikrotubuli-Organisationszentren (MTOC) an gamma-Tubulin statt. An dieses wird das alpha-Tubulin eines Dimers (Minus-Ende) angelagert, das freie Plus-Ende kann dann durch Anlagerung weiterer Dimere elongiert werden. Sobald sich ein Mikrotubulus aber erst einmal gebildet hat, kann er auch vom MTOC abgelöst werden.

Zentriolen

Die Chromosomenseparation bei der Mitose erfolgt ebenfalls über Mikrotubuli, die von Dynein und Kinesin angetrieben werden. Wichtig sind hierbei die Zentriolen, 3*9-Mikrotubuli-Strukturen mit 0,23 Mikro-Meter Durchmesser und bis zu 0,45 Mikro-Meter Länge. Ein Zentriolpaar, das von einer diffusen Proteinwolke (perizentrikuläres Material, PZM) umgeben ist, bildet dann ein Zentrosom, das das MTOC des Spindelapparats darstellt.

Die Bedeutung der Mikrotubuli für die Mitose wird deutlicher, wenn man ihre Dynamik hemmt. Behandelt man Zellen mit dem Pflanzengift Colchicin oder Taxol, so findet keine Mitose mehr statt. Diese Stoffe werden dementsprechend auch bei den Chemotherapien bei Krebs eingesetzt.