Muskelkontraktion: Molekularer Platzanweiser

13. Juli 2015
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Im Tiermodell konnte auf mikroskopischer Ebene gezeigt werden, dass das Protein drebrin DBN-1 bei der Muskelkontraktion offenbar die Aufgabe eines Platzanweisers für andere Proteine übernimmt. Auch erste Untersuchungen an Herzmuskelzellen sind vielversprechend.

Verkürzen sich Sarkomere bei der Kontraktion, verkürzt sich auch der Muskel. Damit das Zusammenziehen geordnet und reversibel verläuft, benötigt die Zelle eine ganze Maschinerie von Proteinen. Wissenschaftler der Universität Göttingen konnten nun auf mikroskopischer Ebene zeigen, dass das im Muskel bislang unbekannte Protein drebrin DBN-1 bei der Kontraktion offenbar die Aufgabe eines Stabilisators und Platzanweisers für andere Proteine übernimmt.

Dynamisches Protein

Die Forschergruppe um Prof. Dr. Christoph Schmidt und Dr. Dieter Klopfenstein nutzte für ihre Experimente am III. Physikalischen Institut die Muskeln des Fadenwurms C. elegans. Mithilfe von fluoreszierenden Markierungen konnten sie die Positionen der Proteine während der Kontraktion im lebendigen Tier beobachten. Dabei stellte sich DBN-1 als äußerst dynamisch heraus: Es wechselt die Bindungsstellen innerhalb der Maschinerie abhängig davon, ob der Muskel kontrahiert oder entspannt ist. Dabei funktioniert es als Stabilisator für die Bündel aus Aktinfilamenten, welche für die Kontraktion benötigt werden.

DBN-1 unterstützt die Stabilität bei der Konktraktion

„Wenn DBN-1 fehlt oder ausgeschaltet ist, verlieren andere Proteine ihre eigentliche Position und halten sich am falschen Platz auf“, sagt Dr. Eugenia Butkevich, Erstautorin der Studie. Das Zusammenspiel mit dem Aktin-Zellskelett, das die Forscher im Muskel beobachtet hatten, konnten sie auch biochemisch mit isolierten DBN-1-Proteinen nachweisen. Ohne DBN-1 verliert die Maschinerie bei der Kontraktion an Struktur und Stabilität. „Dies ist wahrscheinlich nicht nur im Muskel des Fadenwurms so, sondern auch in Muskelzellen von Säugern, wie beispielsweise Ratten“, ergänzt Butkevich. „Erste Untersuchungen an Herzmuskelzellen sind vielversprechend und erweitern unser molekulares Verständnis des Muskelaufbaus.“

Originalpublikation:

Drebrin-like protein DBN-1 is a sarcomere component that stabilizes actin filaments during muscle contraction.
Eugenia Butkevich et al.; Nature Communications, doi: 10.1038/ncomms8523; 2015

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