Magnesium in Muskelfasertypen - myofibrilläre Kontraktion

Forschungsprojekt P 14753Magnesium in Muskelfasertypen - myofibrilläre KontraktionStefan GALLER09.10.2000 Die spezifische Rolle des intrazellulären Magnesium (Mg2+) ist kaum bekannt, weder auf zellulärer noch auf molekularer Ebene. Die Konzentration dieses Ions und seine Fähigkeit, intrazelluläre Proteine zu beeinflussen lassen auf eine große Bedeutung dieses Kations sowohl in gesundem als auch in krankem Gewebe schließen. Die wichtigste bereits bekannte Funktion dieses lons ist es, mit ATP einqKomplex zu bilden, der die meisten zellulären Prozesse mit Energie versorgt. Zur Aufklärung der physiologischen Aufgaben von intrazellulärem Mg2+ in unseren Körperzellen bieten die quergestreiften Muskelzellen besondere Vorteile. Hier ist es nämlich relativ einfach, Aktivitäten von intrazelluären Strukturen (Kraft und Bewegung) mit großer Auflösung zu messen. Außerdem sind Mg2+-Effekte an der Muskulatur auf Ganzkörperebene bereits bekannt, was Wirkungen auf zellulärer Ebene erwarten läßt. Somit sind einzelne Muskelfasern ein hervorragendes Modell, um die Rolle dieses "vergessenen Kations" aufzudecken (Brady et al. 1987). Im vorliegenden Projekt werden die Effekte von Mg2+ auf kontraktile Eigenschaften der intrazellulären, krafterzeugenden Strukturen (=Myofibrillen) von quergestreiften Muskelzellen untersucht. Ein Teil der Studien wird an enthäuteten (=membranlosen) Muskelfasern durchgeführt, ein anderer Teil an intakten Muskelfasern. In jedem Fall handelt es sich um Muskelfasern verschiedenen physiologischen Typs. Außerdem werden die Konzentrationen des intrazellulären Mg2+ in Muskelfasertypen bei unterschiedlichen Versuchsbedingungen gemessen. Nach den physiologischen Experimenten werden alle verwendeten Muskelfasern einer biochemischen Analyse unterzogen, um die Isoformen ihrer myofibrillären Proteitie zu untersuchen. Auf diese Weise wird es möglich sein, die beobachteten Mg2+-Effekte bestimmten Proteinen und molekularen Ereignissen zuzuordnen. Um die Chancen auf Erfolg zu erhöhen, werden die Experimente an verschiedenen tierischen Präparaten durchgeführt. Dies hat sowohl technische als auch wissenschaftliche Gründe: Für jedes Experiment gibt es ein ideales P räparat. Außerdem ist das Vorwissen bei verschiedenen Muskelpräparaten unterschiedlich. Deswegen planen wir Versuche an Muskelfasern aus verschiedenen Skelettmuskeln von Säugetieren und Crustaceen. Alle Ergebnisse zusammengenommen werden zu einem besseren Verständnis der Funktion des intrazellulären Mg2+ führen. Die bereits vorhandenen Voruntersuchungen sind sehr vielversprechend.