Neues Protein als Schlüssel für Muskelbildung entdeckt: Picalm reagiert auf Training und Fasten
Eine bislang unbekannte Funktion des Proteins Picalm im Skelettmuskel
haben jetzt Forschende des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung
Potsdam-Rehbrücke (DIfE) und weiterer Partnerinstitutionen des Deutschen
Zentrums für Diabetesforschung (DZD) identifiziert: Das Protein reagiert
sensibel auf körperliche Aktivität und auf intermittierendes Fasten. Auch
bei der Bildung neuer Muskelfasern spielt es eine entscheidende Rolle.
Darüber berichtet das Team im Fachjournal Molecular Metabolism.
Frühere Arbeiten des DIfE hatten bereits gezeigt, dass das
Phosphatidylinositol Binding Clathrin Assembly Protein, kurz Picalm, im
Fettgewebe durch Lebensstilinterventionen reguliert wird und dort
Stoffwechselprozesse beeinflusst. Um die Rolle von Picalm im Muskel zu
untersuchen, kombinierten die Forschenden jetzt verschiedene
experimentelle Ansätze. In Studien mit Mausmodellen, darunter dem
etablierten NZO-Modell für Stoffwechselstörungen, analysierten sie
unterschiedliche Formen des intermittierenden Fastens. Dabei zeigte sich
eine erhöhte Picalm-Expression im Muskelgewebe. Ein ähnlicher Effekt trat
auch bei gesunden Mäusen auf, die regelmäßig trainierten.
Ergänzend wertete das Team Muskelproben einer Trainingsstudie der
Universität Tübingen aus, in der übergewichtige Teilnehmende ein
strukturiertes Fahrradergometer-Programm absolvierten. Auch hier stieg die
Picalm-Expression nach dem Training an. „Die Ergebnisse deuten darauf hin,
dass Picalm eine wichtige Rolle dabei spielt, wie sich Muskelzellen an
veränderte Lebensbedingungen anpassen“, sagt PD. Dr. Heike Vogel vom DIfE
und Letztautorin der Publikation.
Schlüsselrolle bei der Muskelbildung
In Experimenten mit kultivierten Muskelzellen konnten die Forschenden
zeigen, dass Picalm essenziell für die Bildung neuer Muskelfasern aus
Vorläuferzellen (Myogenese) ist. Verringerte sich die Picalm-Expression,
entwickelten sich diese Zellen deutlich schlechter zu reifen Muskelfasern.
Grund dafür sind offenbar Störungen grundlegender zellulärer Prozesse.
Picalm ist an einem Mechanismus beteiligt, mit dem Zellen Bestandteile wie
z.B. den epidermalen Wachstumsfaktor (EGF) aufnehmen und transportieren.
Wird dieser als clathrinvermittelte Endozytose bezeichnete Prozess
beeinträchtigt, zeigen sich ähnliche Defekte wie bei einem Mangel an
Picalm.
Auch verändert ein niedriger Picalm-Spiegel die Zusammensetzung von
Proteinen an der Zelloberfläche und stört die Organisation des Aktin-
Zytoskeletts. Dieses Netzwerk ist entscheidend für die Zellform,
Stabilität und Bewegung – und damit auch für die Ausrichtung und
Verschmelzung von Muskelvorläuferzellen zu funktionierenden Muskelfasern.
Neue Perspektiven für Prävention und Therapie
„Wir haben herausgefunden, dass Picalm ein wichtiger Bestandteil der
molekularen Anpassungsmechanismen des Muskels ist. Es reagiert auf
Training und Fasten und beeinflusst gleichzeitig die Bildung neuer
Muskelfasern. Langfristig könnten unsere Ergebnisse dazu beitragen, neue
Ansatzpunkte für die Prävention und Behandlung von Muskelabbau im Alter
sowie von Stoffwechselerkrankungen zu entwickeln“, fasst Vogel zusammen.
Die Studie erweitert das Verständnis der vielseitigen Funktionen von
Picalm. Während das Protein im Fettgewebe vor allem Stoffwechselprozesse
reguliert, steuert es im Muskel strukturelle Prozesse der Zellbildung.
Damit übernimmt Picalm je nach Gewebe unterschiedliche Aufgaben.
Originalpublikation:
Gaugel, J., Haacke, N., Kuropka, B., Jähnert, M., Rominger, J., Jonas, W.,
Speckmann, T., Rausch, N., Kleinert, M., Weigert, C., Garcia-Carrizo, F.,
Schulz, T. J., Ebner, M., Freund, C., Schürmann, A., Vogel, H.: Picalm
coordinates clathrin-mediated endocytosis and actin remodeling during
myogenesis. Mol. Metab. 107, 102351 (2026) [Open Access]DOI:
https://doi.org/10.1016/j.molm
