Die Bakteriengeißeln (Flagella) und das Geißelprotein Flagellin

Im Vergleich zu den relativ komplizierten Geißeln aller kernhaltigen Lebewesen besitzen die meisten aktiv beweglichen Bakterien sehr viel einfacher gebaute Bewegungsorganellen. Diese Flagella sind einseitig in der Zellmembran verankerte, lange, dünne Filamente mit schraubenförmiger Überstruktur. Während der Bewegung laufen an ihnen helicale Wellen in distaler Richtung entland. In den Flagella sind identische Bausteine nur einer einzigen Proteinspezies, des Flagellins, über nichtkovalente Bindungen miteinander verknüpft. Durch schonende Methoden können die Flagellinuntereinheiten voneinander getrennt und im isolierten Zustand biochemisch und struktur‐ sowie gestaltsmäßig untersucht werden. Unter bestimmten Bedingungen können sie in vitro zu polymorphen helicalen Filamenten reaggregieren, die sich von intakten Geißeln kaum unterscheiden lassen. Im Flagellum sind die gestreckten Flagellinmoleküle in ca. zehn parallelen Strängen geschichtet angeordnet, die wiederum zu einem Hohlzylinder zusammengefügt sind. Da dieser zu einer großen Schraube deformiert ist, sind die einzelnen chemisch identischen Flagellinprotomeren sowie auch die Protomerstränge in den helicalen Flagella nur noch quasiäquivalent. Vermutlich kann in vivo das Konformations‐ und Bindungsmuster der einzelnen longitudinalen Flagellinreihen von den Basalstrukturen aus gesteuert werden, so daß folgender Bewegungsablauf innerhalb des Flagellums denkbar ist: Eine zyklisch induzierte Längenänderung der einzelnen Stränge könnte eine scheinbare Rotation der Flagellumschraube bewirken. Nach hydrodynamischen Berechnungen reicht der resultierende Vorwärtsschub aus, um den Bakterien die beobachteten Geschwindigkeiten bis zu 50μm/s zu verleihen.