Aktinfilamente, auch Mikrofilamente genannt, sind dünne Trägerfilamente, die aus Ketten des Proteins Aktin hergestellt werden, das in den Zellen aller eukaryontischen Organismen vorkommt. Während diese Filamente viele verschiedene Funktionen erfüllen, existieren sie in erster Linie, um strukturelle Unterstützung und intrazellulären Transport als Teile des zellulären Zytoskeletts bereitzustellen. Aktinfilamente können auch eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung oder Veränderung der Zellform und bei der Bewegung einer Zelle spielen. Aktin spielt im größeren Maßstab eine wesentliche Rolle bei der Muskelkontraktion, ohne die die Handlungen des Menschen und vieler anderer Organismen völlig unmöglich wären. Die nahezu Allgegenwart von Aktin in Zellen macht es sehr nützlich für eine Vielzahl von Forschungsanwendungen, die sich auf das Zytoskelett und andere Bereiche der Zellbiologie konzentrieren.
Die Polymerisation von Aktin oder der Prozess, bei dem sich Monomere des Proteins Aktin zu Aktinfilamenten verbinden, beginnt mit einem Prozess, der als Nukleation bezeichnet wird. Nukleation tritt auf, wenn eine Gruppe von drei oder mehr Aktinmonomeren spontan oder auf andere Weise zusammen gruppieren und eine Base bilden, an die andere Aktinmonomere binden können. Die Polymerisation von Aktin bildet keinen einzelnen linearen Strang; es bildet vielmehr ein Aktinfilament, das aus einer Doppelhelix verknüpfter Aktinmonomere besteht. Eine solche Anordnung ist viel haltbarer als ein einzelner linearer Strang.
Die Aktinpolymerisation ist ein reversibler Prozess, dh Aktinfilamente können in einzelne Aktineinheiten zerlegt werden. Dies führt zu einem sehr dynamischen Prozess, da Aktinfilamente an verschiedenen Stellen in der Zelle schnell polymerisieren und depolymerisieren können. Verschiedene chemische Veränderungen in verschiedenen Teilen einer Zelle können die Polymerisation oder Depolymerisation fördern, so dass Aktinfilamente je nach den besonderen Anforderungen der Zelle recht schnell zusammengebaut oder zerlegt werden können. Es besteht die Tendenz, dass ein scheinbar dynamisches Gleichgewicht zwischen der Konzentration von Aktinmonomeren und Filamenten besteht, obwohl eine Vielzahl von Faktoren dieses Gleichgewicht beeinflussen können. Unterhalb einer bestimmten Schwellenkonzentration an Monomeren bilden sich wahrscheinlich keine Filamente, aber oberhalb dieser Schwelle treten Keimbildung und Polymerisation spontan auf.
Aktin wird wegen seiner nahezu ubiquitären Verbreitung in eukaryontischen Zellen und seiner essentiellen Natur als Teil des zellulären Zytoskeletts häufig in biologischen Experimenten untersucht. Es wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um Aktin zu färben, so dass Veränderungen durch Medikamente oder genetische Veränderungen beobachtet werden können. Organismen oder Zellen können genetisch verändert oder mit verschiedenen Medikamenten behandelt werden, die die Polymerisation von Aktinfilamenten beeinflussen. Solche Experimente werden verwendet, um die vielen Rollen von Aktinfilamenten genau zu klassifizieren und zu lernen, wie sich ihre Veränderung auf Zellen auswirkt.