Molekularer Platzanweiser

Wissenschaftler der Universität Göttingen haben ein Protein entdeckt, das eine wichtige Rolle bei der Kontraktion von Muskeln spielt. Skelettmuskeln bestehen aus einer Vielzahl von kleinen aneinandergereihten Einheiten, den Sarkomeren. Verkürzen sich die Sarkomere bei der Kontraktion, verkürzt sich auch der Muskel. Damit das Zusammenziehen geordnet und reversibel verläuft, benötigt die Zelle eine ganze Maschinerie von Proteinen. Die Göttinger Forscher 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. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen.

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 Aktin-Filamenten, welche für die Kontraktion benötigt werden.

„Wenn DBN-1 fehlt oder ausgeschaltet ist, verlieren andere Proteine ihre eigentliche Position und halten sich am falschen Platz auf“, sagt Dr. Eugenia Butkevich, wissenschaftliche Mitarbeiterin und 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 Dr. Butkevich. „Erste Untersuchungen an Herzmuskelzellen sind vielversprechend und erweitern unser molekulares Verständnis des Muskelaufbaus.“

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

Kontaktadressen:
Prof. Dr. Christoph Schmidt
Georg-August-Universität Göttingen
III. Physikalisches Institut
Telefon (0551) 39-7740
E-Mail: christoph.schmidt@phys.uni-goettingen.de

Dr. Dieter Klopfenstein
Georg-August-Universität Göttingen
III. Physikalisches Institut
Telefon (0551) 39-13209
E-Mail: dieter.klopfenstein@phys.uni-goettingen.de

http://www.dpi.physik.uni-goettingen.de/de/science/people/211r125.html
http://www.dpi.physik.uni-goettingen.de/de/science/people/259r125.html