Spænding udløser muskelopbygning

Spænding udløser muskelopbygning

Scherbatsky Does Pitt (Kan 2019).

Anonim

Skeletmuskler er bygget af små kontraktile enheder, sarkomerer. Mange af disse sarkomerer er forbundet i en velordnet serie for at danne myofibriller, der spænder fra den ene muskel til den anden. Sammentrækninger af disse sarkomerer resulterer i sammentrækning af hele muskelen. Forskere ved Max-Planck-instituttet (MPI) for biokemi i München-Martinsried (Tyskland) identificerede for nylig en nøglemekanisme, hvordan denne grundlæggende muskelarkitektur er bygget under udvikling.

"Mekanisk spænding er den afgørende trigger", forklarer Frank Schnorrer, leder af forskningsgruppen Muscle Dynamics. "Hvis spændingen er elimineret, kan der ikke dannes normale myofibriller, men kun korte, tilfældige proteinkonstruktioner. Sådanne muskler er helt ufunktionelle". Disse resultater er nu blevet offentliggjort i tidsskriftet Current Biology .

For at bevæge kroppen, trækker skeletmusklerne på skeletet. For effektive muskel- og skeletbevægelser er det vigtigt, at musklerne kun trækker sig langs en bestemt akse, fx for benbevægelsen langs låret. En sådan rettet sammentrækning opnås ved myofibrillerne, der spænder gennem hele længden af ​​musklen. I begge ender er myofibrillerne forankret i senescellerne, som selv er forbundet med skeletet. "Derved bliver hele kraften omdannet fra muskel til skelet, " beskriver Frank Schnorrer. Hvordan kan den almindelige arkitektur af et mange hundrede sarkomerer langt myofibril bygges langs en defineret akse under muskeludvikling?

Ph.d.-studerende Manuela Weitkunat og PostDoc Aynur Kaya-Çopur undersøgte dette spørgsmål i frugtfly Drosophila melanogaster . De opdagede, at kort efter Drosophila flyve muskler kontakt deres sener, mekanisk spænding er etableret. Denne spændingsopbygning opstår, før sarkomerer dannes og når gennem hele muskel-senet-skelettsystemet. Denne spændingsakse udruster muskelen med positionsinformation, langs hvilken sarkomererne skal danne.

Manglende spænding resulterer i kaos

Ved at bruge genetiske mutationer i flyve har forskerne fra muskeldynamikgruppen været i stand til at blokere fastgørelsen af ​​flyvemusklerne til sener og dermed eliminere spændingsdannelse i systemet. Som en følge heraf kunne musklerne ikke bygge længere, regelmæssige myofibriller længere, men i stedet distribuere de sarkomere proteinkomplekser kaotisk. For at direkte teste indflydelsen af ​​mekanisk spænding, brugte forskerne en laser til at skære senerne ud af musklen. Denne strategi for spændingsfrigivelse førte også til en større defekt i sarkomer og myofibrildannelse. "På baggrund af disse resultater foreslår vi en ny model for myofibrildannelse, som foreslår spændingsafhængig selvmontering af de sarkomere komponenter, " forklarer Frank Schnorrer. "Når en bestemt spændingstærskel nås, udløses myofibrildannelse. Hvis spænding er kompromitteret, har de sarkomære komponenter ikke nogen rumlige oplysninger og samler sig kaotisk."

Da menneskelige muskler også indeholder myofibriller, der er bygget af periodisk indstillede sarkomerer, er det sandsynligt, at en lignende spændingsbaseret samlingsmodel også kan gælde under menneskelig muskeludvikling, så forskerne tror.