Probing an active role of titin in modulating actin-myosin interactions
Final Report Abstract
Die im Projekt bearbeiteten Fragen betrafen die potentielle Rolle von Titin für die transversale Sarkomersteifigkeit und den lateralen Myofilamentabstand sowie den möglichen Beitrag der Titinfedern zur aktiven unbelasteten Verkürzungsgeschwindigkeit des Sarkomers. Letzterer konnte in modifizierten „Slack Test“ Studien zur Verkürzungsdynamik einzelner isolierter Kaninchen-Psoasmyofibrillen unter partiell aktivierenden Bedingungen (pCa 6,0) bei größeren Sarkomerlängen (>3,0 µm) bestätigt werden. Einige wichtige Kontrollversuche zu dieser Fragestellung sind aber noch nicht abgeschlossen. Der laterale Myofilamentabstand konnte mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) in einzelnen Psoas-Sarkomeren durch topographische Analysen bestimmt werden. Allerdings gelang es nicht, den Abstand wie ursprünglich geplant bei verschiedenen Dehnungszuständen sowie an Sarkomeren des Herzens zu vermessen. Zur Beantwortung der Frage, ob transversal zur Myofibrillenachse gerichtete Titinfederkräfte für die Lateralsteifigkeit des Sarkomers mitverantwortlich sind, wurde mittels AFM "force mapping" die radiale A-Banden-Steifigkeit sowohl bei Dehnung als auch bei osmotischer Kompression (5% Dextran) von Sarkomeren direkt gemessen. Außerdem wurden Sarkomere mit unterschiedlichen Titinisoformen (Kaninchen-Psoas: steifes Titin; Diaphragma: schlaffes Titin) bezüglich ihrer lateralen A-Banden-Steifigkeit miteinander verglichen. Gezeigt wurde, dass die Titinfedern bei Dehnung tatsächlich eine radial wirkende Kraftkomponente aufbauen, die zur Lateralsteifigkeit der A-Bande beiträgt. Osmotische Kompression bewirkt allerdings eine viel stärkere Versteifung in lateraler Richtung als Dehnung des Sarkomers. Dieser Teil der Arbeiten steht kurz vor dem Abschluss. Das Projekt liefert neue interessante Einsichten in die Kopplung zwischen aktiven und passiven mechanischen Faktoren im Sarkomer.
Publications
- (2009) Titin-based mechanical signalling in normal and failing myocardium. J Mol Cell Cardiol 46:490-498
Krüger M, Linke WA
- 2009) Modulation of titin-based stiffness by disulfide bonding in the cardiac titin N2-B unique sequence. Biophys J 97:825-834
Grützner A, Garcia-Manyes S, Kötter S, Badilla CL, Fernandez JM, Linke WA
- (2010) Insulin signaling regulates cardiac titin properties in heart development and diabetic cardiomyopathy. J Mol Cell Cardiol 48:910-916
Krüger M, Babicz K, von Frieling-Salewsky M, Linke WA
- (2011) Conformation-regulated mechanosensory control via titin domains in cardiac muscle. Pflugers Arch 462:143-154
Voelkel T, Linke WA
