MDC研究人员和同事使用新的高分辨率成像技术，在整个生命周期中实时跟踪了人体中最大的蛋白质-肌动蛋白。该方法和结果可以提供对肌肉发育以及治疗受损的肌肉和心脏病的新见解。

随着闪烁的灯光照亮假期，马克斯·德尔布吕克分子医学中心的研究人员为红色和绿色的灯光而欢呼，原因完全不同。一个团队使用彩色探针追踪了titin的整个生命周期，titin是人体中最大的蛋白质，已知在肌肉组织中起关键作用。观察从合成到降解的钛蛋白为肉瘤的形成提供了新的见识，肉瘤是心脏和骨骼肌的主要收缩单位。结果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

Titin是一个大分子，其分析提出了独特的挑战。研究小组将红色和绿色荧光标签附着在蛋白质的相对末端，使他们能够观察到源自小鼠心脏的肌细胞(称为心肌细胞)中肌动蛋白的精确运动。

MDC的神经肌肉和心血管细胞生物学实验室负责人迈克尔·戈特哈特(Michael Gotthardt)说：“心肌细胞高度专业化，无法跳动。”“我们可以观察到在一切仍在工作的情况下，如何制成肌动蛋白并将其插入肌丝。很高兴看到。”

不只是一张漂亮的图画

能够实时观看titin所获得的见解非常重要。长期以来，Titin被认为是肉瘤的刚性骨干，是心脏和骨骼肌扩张和收缩的基本功能部分。戈特哈特说，事实证明，泰坦比以前想象的要动态得多。

心肌细胞似乎在整个肌小节中散布着可溶的肌动蛋白，准备替换在重复的肌肉扩张和收缩过程中受损的蛋白质。过度延伸的蛋白质被移出细胞，然后降解。所有这一切都需要几个小时的时间才能完成，听起来很快速，但实际上比任何其他肌节蛋白都要长得多。

Gotthardt说，由于新的遗传小鼠模型和成像技术，首次出现在肌节外的大量的肌酐令人惊讶。另一个出乎意料的发现是观察到的称为同种型的titin分子的多样性。运动较快的蛋白可能与运动较慢的蛋白不同。

戈特哈特说：“这是对肌节的真实生活的观察。”“我们可以了解肌丝结构的形成和重塑，这与人类疾病和发展有关。”

潜在的应用

荧光探针可以帮助研究人员研究运动后肌肉如何重建自身，或者心脏病发作后心肌如何重建。该论文的第一作者Franziska Rudolph说，它们还可能有助于更好地了解与其他肌节蛋白突变有关的心脏病。

鲁道夫说：“这是惊人的，从头到尾实时跟踪内源性肌动蛋白变体。”这些鼠标模型和不同的成像技术可以进行如此多的实验。”

例如，该技术可以潜在地用于跟踪植入的细胞，以查看它们与天然肌纤维的融合程度，以及它们是否正确地与其新邻居连接以作为一个整体工作。这种见解可以表明基于细胞的疗法是否有效。

验证新型工具和建立图像分析方法是一项挑战，需要与MDC柏林医学系统生物学研究所，哥廷根大学医学中心和亚利桑那大学的同事合作。该团队努力证明遗传产生的荧光蛋白如何对肌肉或肌动蛋白的发育和功能没有意外的副作用。