Напряжение вызывает наращивание мышц

Напряжение вызывает наращивание мышц

Anonim

Скелетные мышцы построены из небольших сократительных единиц, саркомеров. Многие из этих саркомеров связаны в хорошо упорядоченном ряду с образованием миофибрилл, которые простираются от одного конца мышцы до другого. Сокращения этих саркомеров приводят к сокращению всего мышц. Ученые из Института Макса Планка (MPI) по биохимии в Мюнхене-Мартиншриде (Германия) недавно определили ключевой механизм, как эта основная мышечная архитектура строится в процессе развития.

«Механическое напряжение является важным фактором», объясняет Фрэнк Шноррер, руководитель исследовательской группы Muscle Dynamics. «Если напряжение устранено, не могут образовываться обычные миофибриллы, но могут образовываться только короткие, случайные белковые сборки. Такие мышцы полностью нефункциональны». Эти результаты опубликованы в журнале Current Biology .

Чтобы двигать тело, скелетные мышцы тянут за скелет. Для эффективных мышечных и скелетных движений важно, чтобы мышца сжималась только вдоль определенной оси, например, для движения ноги вдоль бедра. Такое направленное сокращение достигается с помощью миофибрилл, которые проходят по всей длине мышцы. На обоих концах миофибриллы прикреплены к клеткам сухожилий, которые сами связаны с скелетом. «Таким образом, вся сила передается от мышцы к скелету», - описывает Фрэнк Шноррер. Как можно построить обычную архитектуру многосотни саркомеров длинной миофибриллы вдоль определенной оси во время развития мышц?

Студент PhD Мануэла Вайткунат и PostDoc Айнур Кая-Чопур изучали этот вопрос в фруктовой мушке Drosophila melanogaster . Они обнаружили, что вскоре после того, как мышцы дрозофилы касаются их сухожилий, установлено механическое напряжение. Это нарастание напряжения происходит до образования саркомеров и проходит через всю систему мышечно-сухожилия-скелета. Эта ось натяжения оснащает мышцу позиционной информацией, по которой должны образовываться саркомеры.

Отсутствие напряжения приводит к хаосу

Используя генетические мутации в мухе, ученые группы Muscle Dynamics смогли заблокировать прикрепление мышц к сухожилиям и, таким образом, устранить образование натяжения в системе. Как следствие, мышцы больше не могли строить длинные правильные миофибриллы, а вместо этого распределять саркомерные белковые комплексы хаотически. Чтобы непосредственно проверить влияние механического напряжения, ученые использовали лазер, чтобы вырезать сухожилия с мышцы. Эта стратегия снятия напряжения также привела к серьезному дефекту образования саркомеров и миофибрилл. «Исходя из этих результатов, мы предлагаем новую модель образования миофибрилл, которая предлагает зависящую от напряжений самосборку саркомерных компонентов», - объясняет Фрэнк Шноррер. «Когда достигнут определенный порог натяжения, происходит образование миофибрилл. Если напряжение нарушается, саркомерные компоненты не имеют пространственной информации и собираются хаотично».

Поскольку человеческие мышцы также содержат миофибриллы, которые строятся периодически саркомерами, вероятно, аналогичная модель сборки на основе растяжения может также применяться во время развития мышечной массы человека, поэтому ученые думают.

Популярные посты

Рекомендуем