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Neue Erkenntnisse in der Muskelforschung
Vorherige Nächste(idw). Ein Forscherteam um Markus Rüegg, Professor für Neurobiologie am Biozentrum der Universität Basel, hat entdeckt, dass ein bestimmtes Eiweiß namens "Raptor" eine Schlüsselrolle bei der Muskelbildung spielt. Die neue Studie gibt wichtige Hinweise, wie der muskuläre Stoffwechsel funktioniert.
Muskelgewebe besteht hauptsächlich aus Muskelfasern, die auf verschiedene Art und Weise darauf spezialisiert sind, Energie zu gewinnen.
Bei Säugetieren und Menschen lassen sich die Muskelfasern aufgrund ihrer unterschiedlichen Kontraktionseigenschaften grob in zwei Hauptkategorien einteilen: in langsam kontrahierende für Ausdaueraktivitäten und in schnell kontrahierende für kurzzeitige Höchstleistungen. Langsam kontrahierende Muskelfasern erzeugen ihre Energie hauptsächlich mit Hilfe von Mitochondrien, kleiner Energiekraftwerke innerhalb der Zellen.
Schnell kontrahierende Muskelfasern hingegen benötigen als Treibstoff große Mengen an Zucker. Für die mechanische Umsetzung der gewonnenen Energie ist das Zellskelett der Muskelfasern zuständig. Beide Muskelzelltypen unterscheiden sich deshalb in ihrem Zellskelett, dem Gehalt an Mitochondrien und den gespeicherten Nährstoffen. Je nach Individuum kann der Anteil der jeweiligen Muskelfasern variieren. So hat ein Ausdauersportler eine höhere Anzahl an langsam kontrahierenden Fasern als ein Bodybuilder, bei dem die schnell kontrahierenden Fasern überwiegen.
Bisher war nur sehr wenig über die molekularen Mechanismen bekannt, die für die Ausbildung der unterschiedlichen Eigenschaften der Muskelzellen verantwortlich sind. Markus Rüegg und Florian Bentzinger, Doktorand am Biozentrum und Erstautor der Studie, konnten nun zeigen, dass das Eiweiß "Raptor" die Bildung der Mitochondrien steuert und die Kontraktionseigenschaften von langsam kontrahierenden Muskelfasern beeinflusst. "Raptor" kontrolliert zudem den Aufbau des Zellskeletts und den Nährstoffgehalt von schnell kontrahierenden Fasern. Entfernt man dieses Eiweiß aus dem Muskel, gerät der gesamte Stoffwechsel der Muskelfasern so stark durcheinander, dass die Zellen teilweise zerstört werden.
Die neu definierte Funktion von "Raptor" im Energiestoffwechsel erklärt nun auch, warum dieses Eiweiß in fast allen Organismen - von der Hefe über Würmer und Pflanzen bis zum Menschen - vorkommt.
Mit den neuen Forschungsresultaten aus dem Biozentrum wird es möglich, Medikamente zu entwickeln, die gezielter in die Stoffwechselprozesse der Muskelfasern eingreifen. Die Arbeit wirft zudem die Frage auf, ob ein häufig verwendetes Medikament zur Immunsuppression, welches "Raptor" hemmt, einen negativen Einfluss auf die Muskulatur haben könnte.
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Muskelgewebe besteht hauptsächlich aus Muskelfasern, die auf verschiedene Art und Weise darauf spezialisiert sind, Energie zu gewinnen.
Bei Säugetieren und Menschen lassen sich die Muskelfasern aufgrund ihrer unterschiedlichen Kontraktionseigenschaften grob in zwei Hauptkategorien einteilen: in langsam kontrahierende für Ausdaueraktivitäten und in schnell kontrahierende für kurzzeitige Höchstleistungen. Langsam kontrahierende Muskelfasern erzeugen ihre Energie hauptsächlich mit Hilfe von Mitochondrien, kleiner Energiekraftwerke innerhalb der Zellen.
Schnell kontrahierende Muskelfasern hingegen benötigen als Treibstoff große Mengen an Zucker. Für die mechanische Umsetzung der gewonnenen Energie ist das Zellskelett der Muskelfasern zuständig. Beide Muskelzelltypen unterscheiden sich deshalb in ihrem Zellskelett, dem Gehalt an Mitochondrien und den gespeicherten Nährstoffen. Je nach Individuum kann der Anteil der jeweiligen Muskelfasern variieren. So hat ein Ausdauersportler eine höhere Anzahl an langsam kontrahierenden Fasern als ein Bodybuilder, bei dem die schnell kontrahierenden Fasern überwiegen.
Bisher war nur sehr wenig über die molekularen Mechanismen bekannt, die für die Ausbildung der unterschiedlichen Eigenschaften der Muskelzellen verantwortlich sind. Markus Rüegg und Florian Bentzinger, Doktorand am Biozentrum und Erstautor der Studie, konnten nun zeigen, dass das Eiweiß "Raptor" die Bildung der Mitochondrien steuert und die Kontraktionseigenschaften von langsam kontrahierenden Muskelfasern beeinflusst. "Raptor" kontrolliert zudem den Aufbau des Zellskeletts und den Nährstoffgehalt von schnell kontrahierenden Fasern. Entfernt man dieses Eiweiß aus dem Muskel, gerät der gesamte Stoffwechsel der Muskelfasern so stark durcheinander, dass die Zellen teilweise zerstört werden.
Die neu definierte Funktion von "Raptor" im Energiestoffwechsel erklärt nun auch, warum dieses Eiweiß in fast allen Organismen - von der Hefe über Würmer und Pflanzen bis zum Menschen - vorkommt.
Mit den neuen Forschungsresultaten aus dem Biozentrum wird es möglich, Medikamente zu entwickeln, die gezielter in die Stoffwechselprozesse der Muskelfasern eingreifen. Die Arbeit wirft zudem die Frage auf, ob ein häufig verwendetes Medikament zur Immunsuppression, welches "Raptor" hemmt, einen negativen Einfluss auf die Muskulatur haben könnte.
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