Skelettmuskeln sind aus kleinen Kontraktionseinheiten, die Sarkomere gebaut. Viele dieser Sarkomeren sind in einer wohlgeordneten Reihe zu Myofibrillen , die von einem Muskel- Ende zum anderen erstrecken zu bilden. Kontraktionen dieser Sarkomere führen Kontraktion des gesamten Muskel . Wissenschaftler des Max -Planck-Institut (MPI) für Biochemie in Martinsried bei München (Deutschland) vor kurzem einen Schlüsselmechanismus , wie diese grundlegenden Muskelarchitektur ist während der Entwicklung gebaut identifiziert. " Mechanische Spannung ist der wesentliche Auslöser ", erklärt Frank Schnorrer , Leiter der Forschungsgruppe Muskeldynamik . "Wenn Spannung beseitigt wird, keine regelmäßige Myofibrillen , aber nur kurze , zufällige Versammlungen Protein bilden können. Solche Muskeln sind völlig nicht-funktionale " . Diese Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Current Biology veröffentlicht.
Um den Körper zu bewegen , werden die Skelettmuskeln am Skelett Ziehen. Für eine effiziente und Skelettmuskelbewegungenist es notwendig, dass sich der Muskel nur entlang einer festgelegten Achse , beispielsweise für die Beinbewegung entlang der Schenkel. Solch eine gerichtete Kontraktion wird durch die Myofibrillen sich durch die gesamte Länge des Muskels umspannen erreicht . An beiden Enden sind die Myofibrillen zu den Sehnenzellen , die sich an das Gerüst gebunden verankert . " Dadurch wird die gesamte Kraft von der Muskel an das Gerüst transduziert " Frank Schnorrer beschreibt . Wie kann die regelmäßige Architektur einer viele hundert Sarkomere lange Myofibrille entlang einer festgelegten Achse während der Muskelentwicklung gebaut werden?
Doktorandin Manuela Weitkunat und PostDoc Aynur Kaya - Çopur Diese Frage wurde in der Fruchtfliege Drosophila melanogaster untersucht . Sie entdeckten, dass kurz nach der Drosophila Flugmuskeln an ihren Sehnen, wird mechanische Spannung aufgebaut. Dieses Spannungsaufbau erfolgt, bevor Sarkomere gebildet werden und erreicht durch den gesamten Muskel-Sehnen - Skelett -System. Diese Spannung Achse stattet den Muskel mit Positionsinformationen entlang der die Sarkomere muss zu bilden.
Abwesenheit von Spannung führt zu Chaos
Durch die Verwendung von genetischen Mutationen in der Fliege, die Wissenschaftler der Muskeldynamik -Gruppe in der Lage, das Anbringen von Flugmuskeln , um Sehnen zu blockieren und somit Spannungsbildungim System zu beseitigen. In der Folge konnte die Muskeln nicht lange regelmäßigen Myofibrillen bauen mehr sondern verteilen die sarcomeric Proteinkomplexe chaotisch . Um den Einfluß der mechanischen Spannung direkt zu testen , verwendeten die Forscher einen Laser, um die Sehnen von der Muskel geschnitten. Diese Strategie der Spannung Release führte auch zu einem großen Fehler im Sarkomer und Myofibrille Bildung . "Auf der Grundlage dieser Ergebnisse schlagen wir ein neues Modell der Myofibrille Bildung, die Spannung abhängige Selbstorganisation der sarcomeric Komponenten schlägt ", erklärt Frank Schnorrer . " Wenn eine gewisse Spannung Schwelle erreicht ist, wird Myofibrille Bildung ausgelöst wird. Wenn Spannung beeinträchtigt wird , müssen die Komponenten sarcomeric keine räumlichen Informationen und montieren chaotisch . "
Als menschliche Muskeln Myofibrillen , die durch periodisch angeordneten Sarkomere gebaut werden, enthalten auch , ist es wahrscheinlich , dass eine ähnliche Spannung basierten Baugruppenmodell kann auch während der menschlichen Entwicklung der Muskulatur gelten , so die Wissenschaftler denken.