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Erfolgreiche Doktorandin

Seit vergangenem Frühling ist Valentina Di Biase Doktorandin im Graduiertenprogramm Molecular Cell Biology (MCB). Zwischen ihrem Pharmaziestudium an der Universität Chieti in Italien und dem Beginn ihrer Dissertation in der Arbeitsgruppe von Prof. Bernhard Flucher am Department für Physiologie und Medizinische Physik absolvierte sie einen zweijährigen Forschungsaufenthalt im Labor von Clara Franzini-Armstrong an der University of Pennsylvania in Philadelphia. Diese Arbeiten tragen nun Früchte.

Herz- und Skelettmuskulatur sind beides quergestreifte Muskel. Die Aktivierung einer Kontraktion wird in beiden Fällen durch ein Aktionspotential ausgelöst und durch den intrazellulären Botenstoff Kalzium vermittelt. Während beide Muskeltypen das gleiche Set von beteiligten Proteinen für diesen Signaltransduktionsprozess verwenden, ist der Übertragungsmechanismus – das so genannte Excitation-Contraction (EC) Coupling – unterschiedlich. Im Herzen öffnet das Aktionspotential einen spannungsaktivierten Kalziumkanal, und das dadurch einströmende Kalzium triggert die Freisetzung von weiterem Kalzium aus intrazellulären Speichern. Im Skelettmuskel hingegen aktiviert der spannungsaktivierte Kalziumkanal die intrazelluläre Kalziumfreisetzung direkt ohne Beteiligung eines löslichen Botenstoffes.

Phylogentische Unterschiede

Aber ist dies im gesamten Tierreich so? Diese Frage beantwortet Valentina Di Biase in ihrer soeben im Journal of Cell Biology erschienen elektronenmikroskopischen Studie. Voraussetzung für die direkte Aktivierung des Kalziumfreisetzungskanals durch den Spannungssensor ist, dass beide Kanäle physisch aneinander gekoppelt sind. Und das tun die Kanäle mit einer nahezu geometrischen Regelmäßigkeit, die mittels Gefrierbruch-Elektronenmikroskopie dargestellt werden kann. Mag. Di Biase hat nun in Muskeln von Spezies an der phylogenetischen Basis der Wirbeltiere die Anordnung dieser Kalziumkanäle analysiert und festgestellt, dass die direkte Kopplung von Spannungssensor und Freisetzungskanal, und somit das direkte EC-Coupling wie wir es kennen, bei den primitivsten Formen der Fische (Schleimaale, Inger) zuerst erscheint. Amphioxus und Evertebraten hingegen aktivieren ihre Skelettmuskeln mittels Kalzium-induzierter Kalziumfreisetzung, so wie wir (Menschen) den Herzmuskel. Die entsprechende Arbeit wurde im Journal of Cell Biology publiziert und zierte die Titelseite der November-Ausgabe der Zeitschrift.

Die Latte hoch gelegt

Wie der myPoint bereits berichtete, brachte eine Kooperation mit Innsbrucker Forschern um Prof. Grabner Valentina Di Biase während ihrer Zeit in Philadelphia gleichzeitig noch eine Koautorenschaft in der Zeitschrift PNAS ein. „Mit zwei Publikationen in derart renommierten Journalen legt Valentina die Latte für ihre Doktorarbeit ziemlich hoch an“, meint Prof. Bernhard Flucher, der sich darüber freut, „dass wir an der Medizinischen Universität Innsbruck in der Lage sind, so ausgezeichnet qualifizierte DoktorandInnen zu gewinnen.“