Alpha-Actinin 3

Alpha-Actinin 3
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Masse/Länge Primärstruktur	901 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur	Homodimer; Heterodimer mit ACTN2
Bezeichner
Gen-Name	ACTN3
Externe IDs	OMIM: 102574 UniProt: Q08043
Vorkommen
Homologie-Familie	alpha-Actinin
Übergeordnetes Taxon	Wirbeltiere

alpha-Actinin 3 (ACTN3) ist ein Protein in Wirbeltieren, das das Strukturprotein Actin mit anderen Strukturproteinen verbindet und so an der Muskelkontraktion teilnimmt. Seine Expression ist auf die Skelettmuskulatur begrenzt. Es ist in der Z-Scheibe genannten Struktur und den „Dense Bodies“ (dichten Körpern) lokalisiert, wo es hilft, die myofibrillären Actinfilamente zu verankern.

Beim Mensch wurde eine Mutation (rs1815739; R577X) im ACTN3-Gen identifiziert, das bei einem signifikanten Prozentsatz der Bevölkerung zu einer verkürzten Variante des alpha-Actinin 3 führt. Weltweit existiert diese Variante bei etwa 20% der Bevölkerung. Allgemein weisen afrikanische Amerikaner das niedrigste Vorkommen dieser Mutation auf, während Asiaten das höchste haben. Wissenschaftler glauben, dass sich Schwankungen in diesem Gen entwickelten, um sich Voraussetzungen des Energieverbrauchs der Menschen in verschiedenen Teilen der Welt anzupassen.^[1]

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. Während die nichtmutierte Version des Gens mit einer Sprint-Leistung verbunden wird, ist die mutierte Version mit sportlichen Ausdauerleistungen assoziiert.^[2][3][4][5]

Funktion von ACTN3 in Muskelfasern

Actinfilamente sind durch Actin-bindende Proteine, den sogenannten Actinins stabilisiert. Es existieren zwei Haupttypen: Typ 2 und Typ 3. Jeder von beiden ist durch ein spezifisches Gen kodiert, ACTN2 und ACTN3. ACTN2 wird in allen Fasern der Skelettmuskulatur exprimiert, das ACTN3 jedoch nur in den schnellen (FT-) Fasern.

Schnelle (FT=fast twitch) gegen langsame (ST=slow twitch) Muskelfasern

Skelettmuskeln bestehen aus langen zylindrischen Zellen, die Muskelfasern genannt werden. Jede Muskelfaser ist aus langen Röhren, den sogenannten Myofibrillen zusammengesetzt, die wiederum aus Filamenten bestehen. Es gibt zwei Typen an Filamenten: Actin (dünne 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 (slow twitch) und schnellen (fast twitch) Fasern. Die langsamen Fasern arbeiten im aeroben Bereich und können eine niedrige Kraft über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten. Dagegen sind schnelle Fasern stärker und arbeiten im anaeroben Bereich. Sie werden vor allem bei einem hohen Kraftaufwand über eine kurze Zeit eingesetzt.

Muskelzusammensetzung bei Eliteathleten

Jede Person hat eine durchschnittlich gleiche Verteilung an schnellen und langsamen Muskelfasern, jedoch neigen olympische Sprinter dazu, ungefähr 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 verändern kann. Aus diesem Grund nimmt man zur Zeit an, dass Vererbung oder Genetik für die Bildung der verschiedenen Fasertypen die größte Rolle spielt.

Siehe auch

• Actin
• Molekulare Leistungsdiagnostik

Literatur

1. ↑ North KN, Yang N, Wattanasirichaigoon D, Mills M, Easteal S, Beggs AH: A common nonsense mutation results in alpha-actinin-3 deficiency in the general population. In: Nat. Genet.. 21, Nr. 4, April 1999, S. 353–4. doi:10.1038/7675. PMID 10192379.
2. ↑ Yang N, MacArthur DG, Gulbin JP, Hahn AG, Beggs AH, Easteal S, North K: ACTN3 genotype is associated with human elite athletic performance. In: Am. J. Hum. Genet.. 73, Nr. 3, September 2003, S. 627–31. doi:10.1086/377590. PMID 12879365. Volltext bei PMC: 1180686.
3. ↑ Niemi AK, Majamaa K: Mitochondrial DNA and ACTN3 genotypes in Finnish elite endurance and sprint athletes. In: Eur. J. Hum. Genet.. 13, Nr. 8, August 2005, S. 965–9. doi:10.1038/sj.ejhg.5201438. PMID 15886711.
4. ↑ Moran CN, Yang N, Bailey ME, Tsiokanos A, Jamurtas A, MacArthur DG, North K, Pitsiladis YP, Wilson RH: Association analysis of the ACTN3 R577X polymorphism and complex quantitative body composition and performance phenotypes in adolescent Greeks. In: Eur. J. Hum. Genet.. 15, Nr. 1, Januar 2007, S. 88–93. doi:10.1038/sj.ejhg.5201724. PMID 17033684.
5. ↑ Roth SM, Walsh S, Liu D, Metter EJ, Ferrucci L, Hurley BF: The ACTN3 R577X nonsense allele is under-represented in elite-level strength athletes. In: Eur. J. Hum. Genet.. 16, Nr. 3, März 2008, S. 391–4. doi:10.1038/sj.ejhg.5201964. PMID 18043716.

Weblinks

• M. E. Gillespie / reactome: Striated Muscle Contraction -- doi:10.3180/REACT_16935.1