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Mikrostruktur der gestreiften Muskulatur

Ein neues physiologisches Modell erklärt die Bewegungsabläufe der Muskelfilamente: Demnach verläuft die Kontraktion gestreifter Muskelfasern auf molekularer Ebene anders als bislang vermutet.

"Ausschnitt

Ausschnitt der Mikrostruktur gestreifter Muskulatur:
Die Myosinfilamente (rot und grün) zweier benachbarter
Sarkomere durchdringen die Struktur der Z-Scheibe.

Forscher der Universitäten Jena und Stuttgart präsentieren in den Proceedings of the Royal Society B ein Modell, das die Bewegungsabläufe der Muskelfilamente schlüssig erklärt und mit sämtlichen experimentellen Daten in Einklang bringt.

Kontrahiert ein Muskel und gleiten die Aktin- und Myosinfilamente ineinander, nähern sich benachbarte Z-Scheiben einander an. Sobald die maximale Überlappung erreicht ist, stoßen die steifen Myosinfilamente an der gegenüberliegenden Z-Scheibe an. Die Jenaer und Stuttgarter Forscher schlagen einen alternativen Mechanismus vor, der im Gegensatz zur bisherigen Lehrmeinung steht, wonach die Myosin-Filamente an den Z-Scheiben ungeordnet zusammengestaucht werden: Sie gehen davon aus, dass die Myosinfilamente nicht an den Z-Scheiben anstoßen, sondern in deren netzartige Struktur eindringen und durch diese hindurchgehen.

Christian Rode mit einem einfachen Muskelmodell

Christian Rode mit einem einfachen Muskelmodell

Christian Rode und seinen Kollegen zufolge lasse sich nur so erklären, weshalb der maximal verkürzte Muskel immer noch mehr Kraft erzeugt – die Myosinfilamente überlappen dafür mit den Aktinfilamenten im benachbarten Sarkomer. Rode ist überzeugt, dass die Myosinmoleküle zudem viel zu steif sind, um sich an den Z-Scheiben so zusammenzustauchen, wie es das herkömmliche Modell vorsah. Mit dem neuen Modell sei es nun mögliche, alle strukturellen und funktionellen Befunde zur Muskelkontraktion in Einklang zu bringen, wovon sich die Forscher langfristig auch ein besseres Verständnis für bestimmte Muskelerkrankungen erhoffen.

Christian Rode, Tobias Siebert, Andre Tomalka, Reinhard Blickhan
Myosin filament sliding through the Z-disc relates striated muscle fibre structure to function
Proceedings of the Royal Society B, Published 2 March 2016, DOI: 10.1098/rspb.2015.3030

Quelle: Universität Jena