Costamer

von lateinisch: costa - Rippe

Definition

Costamere sind Proteinkomplexe der quergestreiften Muskulatur. Sie sind hauptsächlich für die Kraftübertragung von Sarkomeren auf die extrazelluläre Matrix zuständig.

Lokalisation

Costamere befinden sich ringförmig angeordnet im Bereich der Z-Scheibe von peripheren Myofibrillen. Sie verbinden die Sarkomere mit dem Zytoskelett, dem Sarkolemm und der extrazellulären Matrix.

Struktur

Strukturell werden zwei Hauptkomplexe mit jeweils integralen und peripheren Proteinen unterschieden:

Dystrophin-Glycoprotein-Komplex: Besteht aus Dystrophin, Dystrobrevin, Syntrophin, Sarkoglykanen und Dystroglykanen
Vinculin-Talin-Integrin-Komplex: Beinhaltet insbesondere Vinculin, Catenin, Talin und verschiedene Integrine.

Viele weitere Proteine sind mit Costameren assoziiert, z.B. Desmin und Plektin.

Funktion

Entsprechend ihrem Aufbau und ihrer Verbindungen erfüllen Costamere vier Hauptfunktionen:

Ausrichtung des Sarkolemms in Verlaufsrichtung der Sarkomere
Schutz des Sarkolemms vor mechanischer Schädigung durch die Kontraktion
Laterale Übertragung der durch Myofibrillenkontraktion erzeugten Kraft auf die Extrazellulärmatrix und benachbarte Muskelfasern
Lokalisation von Signalmolekülen, die z.B. für das Überleben und Wachstum von Kardiomyozyten wichtig sind (fokale Adhäsionskinase (FAK), prolinreiche Tyrosinkinase 2 (Pyk2) und Tyrosinkinase Src (Src).

Klinik

Mutationen in Proteinen der Costamere führen zu vielfältigen Erkrankungen, z.B.:

Mutationen im DMD-Gen, welches für Dystrophin kodiert, können unter anderem zur Duchenne-Muskeldystrophie führen.
Mutationen der Sarkoglykane können sich als Gliedergürteldystrophie manifestieren.
Mutationen im VCL-Gen (Vinculin) sind die Ursache einer dilatativen Kardiomyopathie Typ 1W.

Literatur

Ervasti JM Costameres: the Achilles' heel of Herculean muscle, J Biol Chem. 2003 Apr 18;278(16):13591-4. Epub 2003 Jan 29, abgerufen am 19.07.2019
Peter AK et al. The costamere bridges sarcomeres to the sarcolemma in striated muscle, Prog Pediatr Cardiol. 2011 May; 31(2): 83–88, abgerufen am 19.07.2019
Samarel AM Costameres, focal adhesions, and cardiomyocyte mechanotransduction., Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2005 Dec;289(6):H2291-301, abgerufen am 19.07.2019
Jaka O et al. Costamere proteins and their involvement in myopathic processes, Expert Reviews in Molecular Medicine, Vol. 17; e12; 1 of 11, abgerufen am 19.07.2019