Muskeln des Menschen und Proteinstruktur

Was Muskeln elastisch macht

Hamburg/Grenoble (Frankreich) – Damit sich unsere Muskeln dehnen und strecken können, ist ein komplexes Zusammenspiel von Proteinen in den einzelnen Muskelfasern nötig. Eines dieser Proteine, das Myomesin, hat ein internationales Forscherteam im Röntgenlicht des Beschleunigers DORIS am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in Hamburg und der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle ESRF in Grenoble untersucht. Dadurch konnten sie ermitteln, wie sich Myomesin verhält, wenn es bei einer Bewegung bis auf das 2,5-fache seiner ursprünglichen Länge gedehnt wird. Der neu entdeckte Mechanismus hilft dabei, die Funktionsweise unserer Muskeln besser zu verstehen, so die Forscher.

Struktur des Muskelproteins MyomesinMuskelprotein Myomesin
Animation: Funktionsweise von Myomesin

„Trotz ihrer großen Bedeutung wissen wir erstaunlich wenig über die Elastizität von Muskeln“, erklärt Matthias Wilmanns vom Europäischen Molekularbiologie-Labor EMBL in Hamburg. Myomesin spielt dabei eine wichtige Rolle: Es hält die Muskelstruktur stabil, indem es Brücken knüpft zwischen den Hauptfilamenten – das sind fadenförmige Zellverbände, aus denen jede Muskelfaser aufgebaut ist. Mithilfe der Synchrotronstrahlungsquellen sowie dem Elektronen- und dem Rasterkraftmikroskop erhielten die Forscher genaueren Einblick in die Struktur des Myomesins: Das Protein ähnelt demnach einer Perlenkette, bei der stark gefaltete Teile – die sogenannten Immunoglobulin-Abschnitte – jeweils mit einer elastischen Spirale (Alpha-Helix) verbunden sind. Wenn an dem Protein gezogen wird, dehnen sich die elastischen Alpha-Helices. Die Immunoglobulin-Abschnitte dagegen, deren Elastizität von Biologen diskutiert wird, entfalten sich offensichtlich nicht. 

„Unsere Ergebnisse erklären, wie Myomesin seine Gesamtlänge an die sich verändernden Maße beim Zusammenziehen und Entspannen der Muskeln anpassen könnte und so als hochelastisches Band funktioniert, das die Struktur der Muskelfaser zusammenhält”, schreiben die Forscher. Aufbauend auf diese Arbeit möchte die Gruppe um Wilmanns nun die Rolle von Myomesin im Körper erkunden und wie es mit den anderen Muskelkomponenten interagiert und kommuniziert.