Sprache der Muskeln

Erst die Enträtselung dieser ausgeklügelten Sprache von Muskel- und Nervenzellen im Mikrokosmos unseres Körpers - eine aufwendige Aufgabe langjähriger Grundlagenforschung - bedingt letztendlich medizinischen Fortschritt beim Verständnis von Krankheiten und bei der Entwicklung von Therapien. Kalziumkanäle haben bei der Übermittlung von Signalen in Muskel- und Nervenzellen eine Schlüsselrolle. Bei der Untersuchung der Wirkungsweise dieser Kommunikationspforten ist ein Team unter Leitung von Prof. Bernhard Flucher vom Institut für Physiologie der Universität Innsbruck führend.

Wie bei einem Motor

Kalziumkanäle bestehen aus Eiweißstoffen in der Zellmembran. Sie öffnen aufgrund eines bestimmten Reizes eine Pore, durch die Kalzium in die Zelle einströmt. Im Muskel bewirkt die elektrische Aktivierung eines Kalziumkanals, dass sich der Muskel zusammenzieht. Im Nervensystem "sitzen" Kalzium-Kanäle in bestimmten Regionen der Synapsen (Nerv-Nerv-Verbindungen), wo sie unter anderem die Freisetzung von Botenstoffen auslösen. Um diesen Aufgaben gerecht zu werden, müssen diese Kanal-Proteine an bestimmten Stellen der Zellmembran eingebaut werden. "So wie in einem Automotor jeder Teil seinen bestimmten Platz einnehmen muss, damit die Maschine funktioniert, nehmen auch die Kalzium-Kanäle ihre Aufgabe in der Zelle im Zusammenhang eines ausgeklügelten Komplexes von Eiweißmolekülen wahr", erklärt Flucher. Wissenschaftler bezeichnen solche Protein-Komplexe mit bestimmten Funktionen auch als "molekulare Maschinen".

Spezieller Innsbrucker Weg

In Europa einzigartig ist der methodische Ansatz der Innsbrucker. Dieser kommt einer Gentherapie auf zellulärer Ebene gleich. Es werden im Labor Muskelzellen von Mäusen untersucht, denen ein wichtiger Kalziumkanal fehlt. Das defekte Gen dieser Muskelzellen kann mittels moderner molekularbiologischer Methoden durch eine "gesunde" Kopie ersetzt werden. Auf diese Weise erhalten die Muskelzellen ihre Kontraktionsfähigkeit zurück. In enger Zusammenarbeit mit Dr. Manfred Grabner vom Institut für biochemische Pharmakologie wird umfassend untersucht, wie sich genetische Veränderungen am Kalziumkanal auf die Funktion der intakten Muskelzelle auswirken. Das Innsbrucker Forscherteam hat die Ziel, jene Mechanismen und molekularen Wechselwirkungen aufzuklären, die an der Bildung und an der Funktion so genannter "molekularer Maschinen" beteiligt sind. "Erst wenn man weiß, aus welchen Protein-Bestandteilen diese Maschine besteht, wie diese zusammengesetzt werden und wer darin mit wem interagiert, kann man ihre Funktionsweise verstehen und sie vielleicht sogar reparieren, dort wo sie defekt ist", erklärt Flucher. Das Innsbrucker Team arbeitet international eng mit zahlreichen Wissenschaftlern zusammen und ist auch an einem EU-geförderten Forschungsvorhaben mit dem Titel "Skeletal muscle excitation-contraction coupling" beteiligt.

Dieser Beitrag ist in der letzten Ausgabe der UNIZEITUNG, dem Journal der Universität Innsbruck, erschienen. Die UNIZEITUNG erscheint viermal im Jahr als Beilage der Tiroler Tageszeitung. Über public-relations@uibk.ac.at können Sie eine gedruckte Ausgabe der aktuellen UNIZEITUNG bestellen.