Alpha-Actinin-3
oder
α-Aktinin-3
ist ein vom Gen
ACTN3
codiertes
Protein
, das beim Menschen in
Muskelfasern
der
Skelettmuskulatur
zu finden ist, wo es die
Actinfilamente
durch Quervernetzung in der
Z-Scheibe
eines
Sarkomers
von
Myofibrillen
zu verankern hilft, vornehmlich bei den schnell zuckenden
F-Fasern
.
Alpha-Actinin-3 zahlt wie die von den Genen
ACTN1
,
ACTN2
und
ACTN4
produzierten Proteine zu den
Aktininen
, einer Gruppe in der Superfamilie der
Spektrine
. Die Isoformen 1, 2, 3 und 4 von Alpha-Actinin binden ? wie auch Beta-Actinin und Gamma-Actinin ? an filamentoses
Aktin
(F-Aktin) und gehoren zu den Proteinen des Zellgerustes (
Cytoskelett
). Alpha-Aktinine spielen in unterschiedlichen Zelltypen eine wichtige Rolle, da sie Aktinfilamente bundeln und intrazellular verankern konnen. In den Zellen der Skelettmuskulatur sind die Isoformen 2 und 3 vor allem in den Myofibrillen der Muskelfasern zu finden, und hier in den scheibenahnlichen Gebilden, die lichtmikroskopisch als
Z-Streifen
eines
Sarkomers
sichtbar werden. Dort sind sie daran beteiligt, die langs parallel zueinander ausgerichteten dunnen Aktinfilamente quer zu vernetzen und zentriert zu verankern. Wahrend Alpha-Aktinin-2 auch in Z-Scheiben von Herzmuskelzellen vorkommt, und daneben beispielsweise in Nervenzellen des
Hippokampus
fur besondere pilzformige Formationen dendritischer
Dornenfortsatze
bedeutsam ist, wird Alpha-Aktinin-3 beim Menschen beschrankt auf die schnell zuckenden (englisch
fast-twitching
)
F-Fasern
von Skelettmuskeln
exprimiert
.
Skelettmuskeln bestehen aus langen zylindrischen Zellen, die
Muskelfasern
genannt werden. Jede Muskelfaser ist aus langen Rohren, den sogenannten Myofibrillen zusammengesetzt, die wiederum aus Filamenten bestehen. Es gibt zwei Typen an Filamenten:
Actin
(dunne Filamente) und
Myosin
(dicke Filamente), welche parallel angeordnet sind. Bei einer Muskelkontraktion verschieben sich beide Filamente gegeneinander.
Es gibt zwei Typen von Muskelfasern, die langsamen (engl.
slow twitch
) und schnellen (engl.
fast twitch
) Fasern. Die langsamen Fasern arbeiten im aeroben Bereich und konnen eine niedrige Kraft uber einen langeren Zeitraum aufrechterhalten. Dagegen sind schnelle Fasern starker und arbeiten im anaeroben Bereich. Sie werden vor allem bei einem hohen Kraftaufwand uber eine kurze Zeit eingesetzt.
Jede Person hat eine durchschnittlich gleiche Verteilung an schnellen und langsamen Muskelfasern, jedoch neigen olympische Sprinter dazu, ungefahr 80 % an schnellen Fasern zu besitzen. Im Gegensatz dazu haben olympische Marathonteilnehmer einen ca. 80%igen Anteil an langsamen Fasern. Es herrscht die Meinungsverschiedenheit, ob Training den Prozentsatz der Fasertypen mit der Zeit verandern kann. Aus diesem Grund nimmt man zurzeit an, dass
Vererbung
oder
Genetik
fur die Bildung der verschiedenen Fasertypen die großte Rolle spielt.
Beim Menschen wurde eine
Mutation
(rs1815739; R577X) im
ACTN3
-
Gen
identifiziert, die bei einem signifikanten Prozentsatz der Bevolkerung zu einer verkurzten Variante des alpha-Actinin 3 fuhrt. Weltweit existiert diese Variante bei etwa 20 % der Bevolkerung, wobei der Anteil in der Bevolkerung mit der
geografischen Breite
korreliert ist. Wahrend in
Kenia
nur jeder Hundertste den XX-Genotyp hat, ist es in
Schweden
und
Japan
etwa jeder Vierte.
[1]
Wissenschaftler glauben, dass eine
positive Selektion
zugunsten der Mutation stattgefunden hat, um eine Anpassung an die klimatischen Bedingungen und den damit verbundenen Energieverbrauch der Menschen in verschiedenen Teilen der Welt zu gewahrleisten. Bei
Immersion
in kaltes Wasser kann bei homozygoten Probanden mit dem XX-Genotypen eine signifikant verbesserte Kaltetoleranz gegenuber denjenigen mit dem RR-Genotypen festgestellt werden. Probanden mit der R577X-Mutation sind ohne gesteigerten Energieverbrauch besser im Stande ihre Kerntemperatur aufrechtzuerhalten, da bei ihnen die
Thermogenese
der Skelettmuskeln verandert ist. Die Verlagerung hin zu mehr
langsamer zuckenden Isoformen
von
schweren Ketten
und
SR-Proteinen
, bewirkt zusammen mit einer veranderten neuronalen Muskelaktivierung, dass Warme vorwiegend durch
Muskeltonus
und weniger durch
Zittern
erzeugt wird.
[2]
Studien zeigen eine Verlinkung der Fasertypen zum
ACTN3
, so haben Individuen mit hohem Anteil an schnellen Muskelfasern die nichtmutierte Version des Gens. Ebenfalls haben Studien von Eliteathleten ergeben, dass das
ACTN3
-Gen die
sportliche Leistung
beeinflussen kann. Wahrend die nichtmutierte Version des Gens mit einer Sprint-Leistung verbunden wird, ist die mutierte Version mit sportlichen Ausdauerleistungen assoziiert.
[3]
[4]
[5]
[6]
- ↑
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