Costamer
von lateinisch: costa - Rippe
1. Definition
Costamere sind Proteinkomplexe der quergestreiften Muskulatur. Sie sind hauptsächlich für die Kraftübertragung von Sarkomeren auf die extrazelluläre Matrix zuständig.
2. 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.
3. 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.
4. 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).
5. 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.
6. 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