Izomsorvadás: Amikor a test kannibalizálja önmagát

Kétségbeesett időkben, például éhgyomorra vagy rákos vagy AIDS-eseket sújtó izomsorvadásra a test kannibalizálja magát, atrofálódik és lebontja a vázizomfehérjéket az aminosavak felszabadítása érdekében. Egy online tanulmányban, amelyet június 8-án tettek közzé, és a Journal of Cell Biology 2009. június 15-i nyomtatott számában Shenhav Cohen, Alfred Goldberg és munkatársai azt mutatják, hogy az izomsorvadás rendezettebb folyamat, mint azt korábban gondolták. Ezek a kutatók bizonyítékot találnak arra, hogy a MuRF1 enzim szelektíven lebontja az izom vastag szálait, miközben megkerüli a vékony filamentumokat.

A vázizmoktól függünk, mert képesek mozgást produkálni, de más célt is szolgálnak. "A vázizom egy fehérjetartály, amely szükség esetén mobilizálható" - mondja Goldberg. Az izomsejt szerkezeti magja a miofibril, amely miozintartalmú vastag szálakból és aktintartalmú vékony szálakból áll. A sorvadás során ezt a szerkezetet szétszerelik, de pontosan hogyan nem ismerték. A MuRF1, egy atrófiához kapcsolódó gén, egy ubiquitin-ligáz, amely egy ubiquitin-molekulát kötve egy fehérjét "ubikvitilez" vagy megcímkézik, jelezve, hogy a sejt lebontja. Nem volt világos, hogy az ubiquityláció mikor és hogyan vesz részt a vázizmok szétszerelésében. A kutatók atrófiát váltottak ki a hibás MuRF1-et tartalmazó egerekben (hiányzik annak RING-ujj-doménje, amely kulcsfontosságú az ubiquityláció szempontjából). Ezek a mutáns egerek kevesebb izomot bontanak, mint a vad típusú egerek, és a mutánsokban kevesebb az ubiquityláció.

Cohen és munkatársai azt találták, hogy a MuRF1 megcélozza a vastag izzószálat, külön sorrendben lebontva a különféle komponenseket. A kutatók feltételezik, hogy bizonyos vastag szálkomponensek eltávolítása először lehetővé teszi a későbbi MuRF1 hozzáférést a miozin nehézláncához. A MuRF1 azonban nem gyakorolja ugyanazt az erőt a vékony izzószál felett, amely akkor is elkezdett szétesni, amikor a MuRF1 hiányzott.

"Eddig az emberek azt hitték, hogy az izom csak kisebb lesz" sorvadás során - mondja Goldberg. Ehelyett ezek a megállapítások egy jól szabályozott lebontási és szétszerelési folyamat képét festik. Ez a mechanizmus "lehetővé teszi, hogy az izom továbbra is izom legyen és működjön" - mondja Goldberg. "Az atrófia nemcsak az izomsejteket pusztítja el, például az apoptózist." Az eredmények azt mutatják, hogy a MuRF1-nek nem kell megvárnia, amíg a kaszpázok vagy kalpainok "előemésztik" a miofibril komponenseket. A munka kitér arra a gyakorlati kérdésre is, hogy az atrófiát drogokkal lehet-e megállítani vagy visszafordítani. Ebből a célból "a MuRF1 inhibitorok ellen érvel", mondja Goldberg, mivel az enzim csak egyes izomkomponensek lebontásáért felelős, míg mások más ubiquitin ligázok és autofágia áldozatává válnak. Azok a gátlók, amelyek az ubikvitin-ligázokat aktiváló és autofágia-indító jeleket blokkolják az áramlási irányban, jobb megoldás.

Cohen, S. és mtsai. 2009. J. Cell Biol. doi: 10.1083/Jcb.200901052.