zur Navigation zum Inhalt
 
Kardiologie 20. Mai 2014

Wie das Herz elastisch bleibt

Titin, das größte Protein im menschlichen Körper, fungiert als Sprungfeder.

Warum das Herz nach Stress, etwa nach einem Herzinfarkt, dauerhaft an Pumpkraft verliert, haben Mediziner der Ruhr-Universität Bochum herausgefunden.

Das Team um Prof. Dr. Wolfgang Linke entdeckte bislang unbekannte Mechanismen, die die Elastizität des Riesenproteins Titin und somit die Steife des Herzmuskels regulieren.

Stress überdehnt die Feder und legt sensible Bereiche frei

Titin, das größte Protein im menschlichen Körper, verhält sich wie eine Feder, welche die Muskelzelle spannt oder erschlaffen lässt. Seine Federregion besitzt bestimmte Proteineinheiten, die sogenannten Immunglobulin-Domänen, die wie an einer Perlenschnur aufgereiht sind.

Unter Stressbedingungen, zum Beispiel bei akutem Herzversagen, wird die Federregion übermäßig stark gedehnt; die Immunglobulin-Domänen entfalten sich. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass dadurch Proteinbereiche offengelegt werden, die besonders anfällig für oxidative Modifikation sind. Das heißt, bestimmte Moleküle binden an die nun freigelegte Aminosäure Cystein, wodurch die entfalteten Immunglobulin-Domänen nicht zu ihrer ursprünglichen Struktur zurückkehren können.

Dadurch sinkt die Steife der Herzwand, und Titin kann seine Aufgabe als Sensor der mechanischen Spannung der Herzmuskelzellen nicht mehr vollständig wahrnehmen. In der Folge wird die Pumpfunktion des Herzens eingeschränkt.

Kleine Proteine schützen Titin vor Stresseffekten

In einer zweiten Arbeit zeigten Linke und seine Kollegen, dass die Herzmuskelzellen aber auch Mechanismen besitzen, um die elastische Region des Titins vor Stresseffekten zu schützen. Stress bedeutet dabei Überdehnung oder chemische Bedingungen, die für die Proteine schädlich sind, etwa ein gestörter Säure-Base-Haushalt. Üblicherweise klumpen Immunglobulin-Domänen unter solchen Stressbedingungen zusammen, was die Funktion des Proteins schädigen würde.

Die Forscher zeigten jedoch, dass kleine Proteine zu den entfalteten Titinbereichen wandern und verhindern, dass die „Perlen“ der Federregion verklumpen. Das wirkt einer krankhaften Veränderung der Titinelastizität bei Herzinfarkten oder chronischer Herzschwäche entgegen. Bei den schützenden Proteinen handelt es sich um die Hitzeschockproteine alpha-B-Crystallin und HSP27.

Originalpublikationen: Alegre-Cebollada et al.: S-glutathionylation of cryptic cysteines enhances titin elasticity by blocking protein folding; Cell 2014; 156 (6): 1235–46

Kötter et al.: Human myocytes are protected from titin aggregation-induced stiffening by small heat shock proteins; J Cell Biol 2014; 204 (2): 187–202

Zu diesem Thema wurden noch keine Kommentare abgegeben.

Mehr zum Thema

<< Seite 1 >>

Medizin heute

Aktuelle Printausgaben