Janina Beeg

• The cytoskeletal motor protein kinesin-1 (conventional kinesin) is the fast carrier for intracellular cargo transport along microtubules. So far most studies aimed at investigating the transport properties of individual motor molecules. However, the transport in cells usually involves the collective work of more than one motor. In the present work, we have studied the movement of beads as artificial loads/organelles pulled by several kinesin-1 motors in vitro. For a wide range of motor coverage of the beads and different bead (cargo) sizes the transport parameters walking distance or run length, velocity and force generation are measured. The results indicate that the transport parameters are influenced by the number of motors carrying the bead. While the transport velocity slightly decreases, an increase in the run length was measured and higher forces are determined, when more motors are involved. The effective number of motors pulling a bead is estimated by measuring the change in the hydrodynamic diameter of kinesin-coated beadsThe cytoskeletal motor protein kinesin-1 (conventional kinesin) is the fast carrier for intracellular cargo transport along microtubules. So far most studies aimed at investigating the transport properties of individual motor molecules. However, the transport in cells usually involves the collective work of more than one motor. In the present work, we have studied the movement of beads as artificial loads/organelles pulled by several kinesin-1 motors in vitro. For a wide range of motor coverage of the beads and different bead (cargo) sizes the transport parameters walking distance or run length, velocity and force generation are measured. The results indicate that the transport parameters are influenced by the number of motors carrying the bead. While the transport velocity slightly decreases, an increase in the run length was measured and higher forces are determined, when more motors are involved. The effective number of motors pulling a bead is estimated by measuring the change in the hydrodynamic diameter of kinesin-coated beads using dynamic light scattering. The geometrical constraints imposed by the transport system have been taken into account. Thus, results for beads of different size and motor-surface coverage could be compared. In addition, run length-distributions obtained for the smallest bead size were matched to theoretically calculated distributions. The latter yielded an average number of pulling motors, which is in agreement with the effective motor numbers determined experimentally.…
• Kinesin-1 (konventionelles Kinesin) ist ein Motorprotein des Zytoskeletts, das für den schnellen intrazellulären Lastentransport auf Mikrotubuli verantwortlich ist. Das Hauptinteresse vieler Studien lag bisher auf der Erforschung der Transporteigenschaften von Einzelmotormolekülen. Der Transport in der Zelle erfordert aber gewöhnlich kollektive Arbeit von mehreren Motoren. In dieser Arbeit wurde die Bewegung von Kugeln als Modell für Zellorganellen, die von Kinesin-1 Molekülen gezogen werden, in Anhängigkeit von der Motorendichte auf der Kugeloberfläche und unterschiedlichen Kugeldurchmessern in vitro untersuchten. Die Transportparameter Weglänge, Geschwindigkeit und die erzeugte Kraft wurden gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Transportgeschwindigkeit leicht abnimmt, wohingegen die Weglänge und die erzeugten Kräfte mit steigender Molekülkonzentration zunehmen. Die tatsächliche Anzahl der Motoren, die aktiv am Transport der Kugeln beteiligt sind, wurde bestimmt, indem die Änderung des hydrodynamischen Durchmessers der mitKinesin-1 (konventionelles Kinesin) ist ein Motorprotein des Zytoskeletts, das für den schnellen intrazellulären Lastentransport auf Mikrotubuli verantwortlich ist. Das Hauptinteresse vieler Studien lag bisher auf der Erforschung der Transporteigenschaften von Einzelmotormolekülen. Der Transport in der Zelle erfordert aber gewöhnlich kollektive Arbeit von mehreren Motoren. In dieser Arbeit wurde die Bewegung von Kugeln als Modell für Zellorganellen, die von Kinesin-1 Molekülen gezogen werden, in Anhängigkeit von der Motorendichte auf der Kugeloberfläche und unterschiedlichen Kugeldurchmessern in vitro untersuchten. Die Transportparameter Weglänge, Geschwindigkeit und die erzeugte Kraft wurden gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Transportgeschwindigkeit leicht abnimmt, wohingegen die Weglänge und die erzeugten Kräfte mit steigender Molekülkonzentration zunehmen. Die tatsächliche Anzahl der Motoren, die aktiv am Transport der Kugeln beteiligt sind, wurde bestimmt, indem die Änderung des hydrodynamischen Durchmessers der mit Kinesin bedeckten Kugeln mittels dynamischer Lichtstreuung gemessen wurde. Außerdem wurden sterische Effekte des verwendeten Transportsystems in die Berechnung einbezogen. Damit werden Ergebnisse vergleichbar, die für unterschiedliche Kugeldurchmesser und Motorkonzentrationen ermittelt wurden. Zusätzlich wurden die Verteilungen der Weglängen für die kleinste Kugelgröße mit theoretisch ermittelten Verteilungen verglichen. Letzteres ergab durchschnittliche Anzahlen der aktiv am Transport beteiligten Motormoleküle, die mit den experimentell bestimmten Ergebnissen übereinstimmen.…