Wie entsteht ein Muskel? Internationales Team will Entstehung von Myofibrillen enträtseln.

Ein Muskel ist ein faszinierendes Konstrukt. Er besteht aus einer Vielzahl von Muskelfaserbündeln, die wiederum aus vielen Hunderten Myofibrillen besteht. Die Architektur der Myofibrillen ist das, worum es im aktuellen Forschungsprojekt der TU Dresden geht. Jede Myofibrille wird durch zwei Z-Scheiben in ca 2µm lange Sarkomere unterteilt. Im Elektronenmikroskop erkennt man innerhalb der Sarkomere regelmäßig angeordnete Aktin- und Myosinfilamente. Trotz der medizinischen Bedeutung der Myofibrillen ist noch nicht verstanden, wie sich die einzelnen Bausteine während der Embryonalentwicklung oder bei Heilungsprozessen, z.B. nach Sportverletzungen, scheinbar wie von selbst zu hoch-regulären Mustern anordnen. Ist die Funktion der Myofibrillen gestört, kann dies schwerwiegende Krankheiten wie Muskelschwächen zur Folge haben.

Im Rahmen des „Human Frontier Science Program“ möchte ein interdisziplinäres Team diese Frage klären. Eine Arbeitsgruppe befasst sich mit den Stadien der Musterbildung beim Modellorganismus Drosophila (Fruchtfliege). Mittels hochaufgelöster Videomikroskopie können einzelne Moleküle sichtbar gemacht werden, wenn sie unter mechanische Spannung geraten. Eine weitere Arbeitsgruppe arbeitet an menschlichen Stammzellen, die in vitro zu Muskelzellen differenziert werden. Die Ergebnisse der Fruchtfliegen sollen dann in diesen Zellen überprüft werden.

Neben diesen Arbeiten werden neue Bildverarbeitungs- und Analysealgorithmen entwickelt. Anhand der Computermodelle sollen verschiedene denkbare Varianten für die Musterbildung in den Myofibrillen darstellbar gemacht werden. Welches Modell tatsächlich biologisch richtig ist, wird dann erneut im Modell – den Zellen – überprüft.

■ Hutterer C