Axonaler Transport Ladung Mitochondrien Rezeptor Miro Adaptor Milton Motorprotein Kinesin KIF5 Mikrotubuli

Axonaler Transport an MT Anterograd (zur Synapse): Kinesin Retrograd (zum Zellkörper): Dynein EM: Kandel: Principles of Neural Science

Anterograder Transport durch Kinesin vermittelt Kinesine (ca. 350 kDa) zwei schwere und zwei leichte Ketten wandern bevorzugt zum Plus-Ende ATP-abhängiger Transport von Organellen Schrittgrösse 8 nm (von b zu b-Tubulin)

Phylogenie und Strukturen der Kinesine Domänenstruktur Motor (ATP Hydrolyse) Dimerisierung Bindung von Ladung/Adaptor Bindung von Gerüstproteinen N: Transport zum + Ende M: Depolymerisiert MT C: Transport zum - Ende Hirokawa et al., 2009 Nat Rev Mol Cell

Cargo binding and release future synaptic vesicles Hirokawa et al., 2009 Nat Rev Mol Cell

Live imaging of mitochondrial movement MT Minus-Ende Wild-type MT Plus-Ende Mutant (of a kinesin-binding protein) 16.3 s movie = 196 s real time (1:12 time compression) Drosophila Larvae Neuromuscular Preparation Motor Neuron Driver, MLS-GFP Imaging at 1 frame/s Horiuchi et al., 2005 Current Biology

Ladungen der Kinesine Hirokawa et al., 2009 Nat Rev Mol Cell

Erbliche spastische Paraplegien Axonale Degeneration des Cerebrospinaltrakts Progressive Schwäche und Beinsteifheit Komplizierte Formen mit weiteren neurologischen Symptomen Behandlung: keine oder symptomatisch Prognose variabel, meist normale Lebensspanne Vererbung: >35 Loci, 15 identifiziert paralytisch spastische Kontraktion Images: www.neonatology.org

Erbliche spastische Paraplegie Intrazellulärer Transport Intrazellulärer Transport Intrazellulärer Transport Mitochondrial Mitochondrial Intrazellulärer Transport Intrazellulärer Transport Cell recognition Myelin Schulz JB et al., 2008

Axon (1 µm diameter x 5mm long) A more realistic model of CNS axons Axon (1 µm diameter x 5mm long)

Transport entlang von Mikrotubuli

3 m 2 m Transport entlang von Mikrotubuli Geschwindigkeit maximal 3 µm/sec 3 m 2 m

Cytoskelett: 3 Filament-Klassen Actin-Filamente - Monomer: Actin (a, b, g) Zweireihig helikal angeordnet Durchmesser 5-9 nm - Polar (+/- Enden) - ATP/ADP Nukleotid-Bindung Intermediär-Filamente Monomer: Cytokeratin, Neurofilament, GFAP... Tetramer seilartig angeordnet Durchmesser ~ 10 nm - Nicht polar - Keine Nukleotid-Bindung Mikrotubuli - Heterodimere (a, b-Tubulin) Zylindrisch angeordnet Durchmesser ~ 25 nm Polar (+/- Enden) Minus Ende am MTOC (Centrosom) - GTP/GDP Nukleotid-Bindung

Das Actin Monomer (G-Actin)

Das Actin-Filament (F-Actin)