Physiologische und pathologische Veränderungen der Herzmuskelarchitektur

Ein gleichmäßiger Herzschlag ist Grundvoraussetzung für Leben und Gesundheit bei Wirbeltieren und insbesondere dem Menschen. Die Funktion der Herz- und Skelettmuskulatur ist vom Sarkomer abhängig, der kleinsten, für die Kontraktion zuständigen funktionellen Einheit im Herzen. Genaue Kenntnisse der Regulation und Funktion des Sarkomers auf molekularer Ebene sind daher entscheidend für ein gesundes Herz.

Hierfür untersuchte das EU-finanzierte Projekt MUZIC (Muscle Z-disk protein complexes: from atomic structure to physiological function) einen spezifischen Bestandteil des Sarkomers, die so genannte Z-Scheibe. Die Z-Scheibe stellt die Verbindung mit benachbarten Sarkomeren her und gewährleistet daher die Querstabilität der Muskelarchitektur.

In einem multidisziplinären Ansatz erstellte MUZIC ein vollständiges raumzeitliches Bild von den Proteinkomplexen der Z-Scheiben. Schwerpunkt war die atomare Struktur spezifischer, für die Stabilität der Z-Scheibe wichtigen Komponenten sowie deren Architektur und Interaktionspartner. Weiterhin wurden zelluläre Mechanismen im Zusammenhang mit Funktion, Dynamik und Regulation der Z-Scheibe untersucht. Dies gab Aufschluss über dynamische Veränderungen bei der Regulation der Z-Scheibe, wobei es sowohl um die atomare Struktur als auch Funktion im physiologischen und pathophysiologischen Zustand ging.

Das Ausbildungsprogramm umfasste neben zahlreichen Workshops zu wissenschaftlichen Fragestellungen und komplementären Fähigkeiten auch eine Sommerakademie zu fluoreszenzmikroskopischen Verfahren. Das Projekt endete mit der internationalen Konferenz "Myofibrillar Z-disk Structure and Dynamics" (Myofibrilläre Struktur und Dynamik der Z-Scheibe".

Neben Grundlagenwissen vermittelte MUZIC Einblicke zu Entwicklungs- und Umbauprozessen in der Z-Scheibe. Die Nutzung dieser neuen Daten für die Entwicklung therapeutischer Interventionen könnte zur Verbesserung der Herzfunktion beitragen.