Membranpotentialsteuerung von Ca-Freisetzung und Ca-Einstrom im Skelettmuskel und ihre Modulation durch diffusible Liganden

• Applicant: Privatdozent Dr. Werner Melzer
• Subject Area: Anatomy and Physiology
• Term: from 1996 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5294427

Die elektromechanische Kopplung im Skelettmuskel gehört zu den schnellsten zellulären Signaltransduktionsmechanismen. Als intrazellulärer second messenger für die Kontrolle der AktinMyosin-Interaktion wirken Kalziumionen, die aus intrazellulären Speichern freigesetzt werden. Damit die Mobilisierung von Kalzium mit der nötigen Geschwindigkeit erfolgen kann, aktiviert ein spannungsabhängiger Ionenkanal der Zellmembran (DHP-Rezeptor) direkt durch Protein-Protein-Interaktion den Ca-Freisetzungskanal (Ryanodinrezeptor) des sarkoplasmatischen Retikulums (Review: Melzer et al.,1995).In unseren laufendenden Untersuchungen wird dieser Prozeß unter Voltage-Clamp-Bedingungen an isolierten Muskelzellen analysiert. Spannungssensor-Ladungsverschiebungen, Ca-Einwärts- strom und Ca-Freisetzung werden sowohl an ausdifferenzierten Muskelfasern als auch an Myozyten in Kultur (Myotuben) gemessen. Neben der schnellen Veränderung des Membranpotentials werden Konzentrationsänderungen von Effektorsubstanzen mittels intrazellulärer und extrazellulärer Perfusion sowie mittels der UV-Blitzphotolyse vorgenommen.Die Untersuchungen konzentrieren sich auf die modulatorische Wirkung kleiner diffusibler Liganden, insbesondere zweiwertiger Kationen, Ca-Kanal-Pharmaka und Redoxreagenzien, sowie auf das Studium der Modulation der Ca-Freisetzung durch Proteinwechselwirkungen. Unter anderem interessiert uns die Frage, wie die mit unseren Methoden erfaßbaren Signale der elektromechanischen Kopplung durch FKBP12, einem mit dem Ryanodinrezeptor assoziierten Immunophilin, und durch die skelettmuskelspezifische DHP-Rezeptor-g-Untereinheit beeinflußt werden. Letzteres soll durch das Studium einer g-defizienten Maus untersucht werden.

• DFG Programme: Research Grants