Gene für ein Six-Pack
Wenn sich der Muskel an körperliche Bewegung anpasst, exprimieren Gennetzwerke Faktoren, die den Muskel so verändern, dass er sich der Herausforderung stellen kann – z.B. eine erhöhte Fähigkeit zur Nutzung von Sauerstoff sowie der Abbau oder die Bildung von Proteinen. Das Projekt MUSC ADAP XRCS (Mechanisms of skeletal muscle adaptation to exercise and their implications in health and disease) untersuchte die Familie von Transkriptions-Coaktivatoren des Peroxisom-Proliferator-aktivierten Rezeptors Gamma Coaktivator-1 (PGC-1). Ein primäres Beispiel ist PGC-1α4, das durch Resistenztraining wie etwa Gewichtheben induziert wird und das die Skelettmuskelzunahme und das Wachstum reguliert. Mäuse mit erhöhtem PGC-1α4-Level zeigen einen Anstieg bei Muskelgröße und -stärke und eine Resistenz gegen Muskelverlust durch Nichtgebrauch. Das Team stellte fest, dass durch Bewegung erhöhte Level von PGC-1α1 im Skelettmuskel vor Stress-induzierten Depressionen schützt, indem Enzyme aktiviert werden, die den molekularen Übeltäter Kynurenine umwandeln. In seiner neuen Form kann das Molekül die Blut-Hirn-Schranke nicht mehr überqueren, um Hirnneuronen zu beeinflussen. Die Forschung zeigte, dass Unterschiede in der Muskelphysiologie, die mit Varianten von PGC-1α beobachtet wurden, auf die Transkription von alternativen Boten-RNA aus demselben Gen zurückzuführen sind. Dies fügt dem Ganzen eine weitere Dimension hinzu – adaptive Veränderungen im Muskel sind nicht nur auf Veränderungen der Expressionsniveaus von Genen zurückzuführen, sondern auch auf verschiedene Transkripte aus demselben Gen. In Zusammenarbeit mit einem anderen Labor identifizierte MUSC ADAP XRCS auch die Bindungspartner von PGC-1α-Varianten. Das Projekt schuf außerdem Mausstämme, die für PGC-1α2 und PGC-1α3 spezifisch sind. Die Mäuselinien wurden bereits validiert und werden derzeit charakterisiert. Die Veränderungen im Muskel werden koordiniert, was auf gemeinsame regulatorische Wege hindeutet. Um neue molekulare Wege zu identifizieren, untersuchten die Forscher sowohl Atrophie als auch Hypertrophie in den hinteren Gliedmaßen der gleichen Maus. Mehrere Genkandidaten für die Regulierung von Muskelmasse und -funktion wurden identifiziert und werden derzeit untersucht. Die Forschungsergebnisse von MUSC ADAP XRCS könnten weitreichende Auswirkungen haben. Es besteht die Möglichkeit der Arzneimittelentwicklung auf Basis von PGC-1α4 gegen Muskelabbau bei Krankheit oder Inaktivität. Da trainierte Muskeln die psychische Gesundheit verbessern, könnte eine neue Generation von Antidepressiva entwickelt werden, die auf Muskeln statt auf das Gehirn zielen.
Schlüsselbegriffe
Gene, Muskel, Bewegung, MUSC ADAP XRCS, PGC-1
