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Cross-striated muscles enable higher animals to perform directed movements and to create mechanical force. The cells of heart and skeletal muscles consist of myofibrils, serial arrays of the smallest contractile subunits, the sarcomeres. Main components of the sarcomeres are the thin and thick filaments, large protein assemblies consisting of mainly actin (thin filaments) and myosin (thick filaments), whose energy-dependent interaction is responsible for the contraction of sarcomeres and so of the whole muscle. The thin filaments are anchored in the sarcomere bordering Z-discs, while the thick filaments are anchored in the M-bands, traverse structures in the sarcomere center. Electron-microscopic studies revealed that the M-bands consist of regular, lattice-like structures that appear to cross-link the thick filaments. A number of proteins could be identified by immune-fluorescence and biochemical binding studies to be present and interact with each other in the M-bands. These data have been integrated into preliminary models of the M-bands. Detailed knowledge of how these proteins interact with each other in the center of the sarcomeres is, however, largely missing. The current study focuses on the structural characterization of the interactions between the titin, myomesin-1, obscurin and obscurin-like 1 (OBSL1), modular filamentous proteins interacting with each other in the M-bands. The high-resolution crystal structure of the titin M10 – OBSL1 Ig1 complex was solved. The structure and additional biophysical data show that titin and OBSL1 as well as titin and obscurin form stable binary complexes through the formation of a small intermolecular ß-sheet. In contrast to previously characterized intermolecular assemblies of sarcomeric proteins, this sheet is formed between parallel non- homologous ß-strands of the interaction partners. The investigation of disease-related variants of the M10 domain by biophysical methods did not allow to draw unambiguous conclusions on a direct connection between impaired OBSL1/obscurin binding and disease development. Two out of four known M10 variants have effects on the correct domain folding and so interfere with the ability to bind obscurin/OBSL1. The two other known variants displayed however only minor effects on fold and binding affinities. It should therefore be further elucidated whether a direct connection between impaired complex formation and disease development exists. -I- Abstract A direct interaction between titin and myomesin-1 could not be confirmed in vitro. Possible explanations for the different results are discussed. While the consequences of the inability of both proteins to interact are unclear, the further characterization of the putative interacting parts of titin and myomesin-1 led to the discovery of two new potential sites of self-assembly on M-band titin and myomesin-1. The crystal structure of titin M4 showed that this domain can form dimeric assemblies through the formation of a disulfide bridge and an intermolecular metal binding site between residues that are unique to this domain. On myomesin-1, in addition to the described C-terminal interaction site, a potential second site of self-assembly was found in its central Fn3-domain segment. The interacting site was mapped to the predicted Fn3 domain My5. The crystal structure of the domain in its dimeric form showed that the interaction is mediated by a mechanism that has previously not been observed in sarcomeric proteins. Two My5 interact with each other by the mutual exchange of an N-terminal ß-strand which complements the Fn3 fold on the binding partner. This type of interaction can be interpreted as misfolding. However, the position of the interacting domain and its mode of interaction allowed the postulation of a model of how myomesin-1 could be integrated in the M-bands. This model is in good agreement with the electron-microscopic appearance of the M-bands.
Glukose ist einer der Hauptenergielieferanten der Säugetierzellen. Aus diesem Grund wird die Glukoseaufnahme durch erleichterte Diffusion durch die GLUT (SLC2) Familie, sowie durch die Familie der sekundär aktiven Transporter SGLT (SLC5A) gesichert. In dieser Arbeit wurde ein polyklonaler Antikörper gegen SGLT1 aus Kaninchen hergestellt. Dieser Antikörper wurde für die Innunhistologie sowie für Western blots eingesetzt. Man sah eine Anfärbung von Bürstensaummembranen an Dünndarm- und Nierentubulusepithelzellen, aber in diesen Geweben nicht an Mikrogefäßen. Darüberhinaus konnten wir SGLT1 an der basolateralen Membran von Speicheldrüsenazini sehen, auch hier konnten wir SGLT1 in den Kapillaren nicht sehen. Überraschenderweise konnte SGLT1 in der Blut-Hirn-Schranke nachgewiesen werden. Auch konnte man die Lokalisation von SGLT1 in den Kapillaren des Herzens und des Skelettmuskels zeigen. Die physiologische und pathophysiologische Bedeutung dieser Lokalisationen liegt noch im Unklaren.
48 Patienten mit Rotatorenmanschettenrupturen (39-mal SSP, 3-mal SSP+ISP, 2-mal SSP+SSC, 4-mal SSP+ISP+SSC) wurden präoperativ sowie postoperativ nach sechs und sieben Wochen klinisch und sonographisch untersucht. Die klinische Untersuchung umfasste die Bestimmung des Constant-Scores sowie die Bewertung der dynamischen Schulterblattbewegung. Die sonographische Untersuchung erfolgte nach der von Müller et al. (1998) beschriebenen Methode, die eine standardisierte Dickenmessung der Mm. SSP und ISP, die Beurteilung ihrer Echogenitäten und Abgrenzbarkeiten sowie die Bewertung ihrer Kinetik bei definierten Bewegungen der Arme beinhaltete. Präoperativ lagen bei 40 Patienten pathologische Schulterblattbewegungsmuster vor. Mit Beginn der aktiven Rehabilitation kam es bei der Armbewegung in Abduktionsrichtung zu einer im Mittel signifikanten Besserung. Die Echogenität von M. SSP und M. ISP war bei intakter Sehne normal, bei Defekten präoperativ oft verändert und zeigte postoperativ eine weitere Verschlechterung. Der M. SSP war bei den Männern prä-, postoperativ und unabhängig davon, ob seine Sehne gerissen war, signifikant dicker als bei den Frauen. Für den M. ISP galt dies nur bei intakter Sehne. Die postoperative Ruhigstellung führte zu einer signifikanten Atrophie des M. ISP mit intakter Sehne. Die Mm. SSP und ISP mit Sehnenruptur waren schon präoperativ signifikant schmäler als die der gesunden Gegenseite und veränderten sich im postoperativen Verlauf nicht mehr. Die postoperative Ruhigstellung führte zu einer signifikanten Verschlechterung der ursprünglich normalen Muskelkinetik des M. ISP ohne Sehnenruptur. Bei den Mm. SSP und ISP mit Sehnenruptur war die Kinetik schon präoperativ signifikant schlechter als auf der Gegenseite und verschlechterte sich im postoperativen Verlauf noch weiter. Muskeln mit postoperativ rerupturierten Sehnen zeigten eine schlechterte Muskelkinetik als jene mit erfolgreich operierten Sehnen. Sowohl prä- als auch postoperativ korrelierten Echogenität, Abgrenzbarkeit und Muskelkinetik sehr gut mit der Defektgröße und dem postoperativen Constant-Score. Hingegen war die Korrelation der dynamischen Schulterblattbewegung mit Defektgröße und Constant-Score nur sehr schwach. Die verwendete Methode der Bestimmung der dynamischen Schulterblattbewegung ist zur Verlaufsbeobachtung einer operierten Rotatorenmanschette, zur Prognose über die tatsächliche Defektgröße und das funktionelle Ergebnis nach sieben Wochen nur begrenzt geeignet. Die sonographische Methode hingegen eignet sich als zusätzliches diagnostisches Kriterium bei Defekten der Rotatorenmanschette, hilft bei der Abschätzung der Defektgröße, ermöglicht eine prognostische Aussage über die postoperativ zu erwartende Funktion und bietet die Möglichkeit der objektiven Befundkontrolle während der Rehabilitation.