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Wie ein Skelettmuskel schneller wird
Innsbrucker ForscherInnen haben im Skelettmuskel des Zebrafisches einen neuen Ionenkanal identifiziert, der für die beschleunigte Muskelkontraktion verantwortlich ist. Bisher war dieser Kalzium-aktivierte Chloridkanal ANO1 nur von gastrointestinalen Epithelien und glatten Muskelgeweben bekannt. Anamika Dayal und Manfred Grabner von der Sektion für Biochemische Pharmakologie beschreiben einen Mechanismus, der erklärt, warum diese Skelettmuskeln leistungsfähiger sind, als bei Säugetieren.
Die molekularen Mechanismen, die der Kontraktion im Skelettmuskel zu Grunde liegen, sind das Forschungsgebiet von Manfred Grabner und Anamika Dayal von der Sektion für Biochemische Pharmakologie. Ihre neueste wissenschaftliche Arbeit wurde im renommierten Wissenschaftsjournal „Nature Communications“ publiziert und beschreibt einen Mechanismus, der in Skelettmuskeln bisher noch nicht bekannt gewesen ist. Der nun erstmals im Skelettmuskel des Zebrafisches identifizierte Kalzium-aktivierte Chloridkanal ANO1 wird durch den Kalziumausstrom aus dem SR - parallel zur Initialisierung der Muskelkontraktion - aktiviert und geöffnet. Dadurch kommt es zu einem massiven Chlorideinstrom in die Muskelzelle, der nun, synergistisch mit dem (regulären) Kaliumausstrom, die Repolarisationsphase des Muskelaktionspotentials signifikant verkürzt. „Unsere Ergebnisse zeigen wie dieser beschleunigte Repolarisationsmechanismus im Skelettmuskel von Knochenfischen zu erhöhten Muskelstimulationsfrequenzen und damit zu einer stärkeren Muskelkontrolle führt“, erklärt Manfred Grabner. Kurz gesagt: Fehlt der ANO1-Mechanismus, dann ist der Muskel deutlich weniger leistungsfähig.
„Möglich wird diese Beschleunigung des Muskelaktionspotentials durch die Entwicklung des ANO1-Mechanismus in den phylogenetisch am höchsten entwickelten Skelettmuskeln von Knochenfischen zusätzlich zum regulären spannungsabhängigen Chloridkanal, der weiterhin ausschließlich für die Stabilisierung des Membranpotentials verantwortlich ist“, sagt Anamika Dayal. Diese grundlegende Forschungsarbeit, die an der Medizinischen Universität Innsbruck entstanden ist, bringt wichtige neue Einblicke, die zu einem tieferen Verständnis der biophysikalischen Prozesse während der Muskelkontraktion beitragen.
Publikation:
AutorInnen: Anamika Dayal, Shu Fun J. Ng & Manfred Grabner
(B. Hoffmann-Ammann)
Weitere Informationen:
Division für Biochemische Pharmakologie