WNT-Botenstoffe können helfen, Muskelmasse zu erhöhen und Regeneration zu verbessern. Forscher fanden nun heraus, dass bereits ein kleiner Bestandteil des Botenstoffs WNT7A genügt, um jene körpereigenen Prozesse zu aktivieren.
Die WNT-Signalübertragung ist für die Entwicklung des Organismus und die Gewebehomöostase enorm wichtig, denn die an ihr beteiligten WNT-Botenstoffe ermöglichen eine Vielzahl von Zellfunktionen. So können sie im Skelettmuskel beispielsweise die Muskelmasse erhöhen und die Regeneration verbessern. Für Therapien zur Behandlung von Erkrankungen, die mit einer verminderten Muskelmasse einhergehen, z. B. Kachexie, stellt dies einen wichtigen Ansatzpunkt dar.
Trotz dieser aussichtsreichen Einsatzmöglichkeiten gestaltet sich die therapeutische Anwendung bisher schwierig: Die Botenstoff-Proteine, die aus über 400 Aminosäuren bestehen, sind sehr groß und klebrig; d. h. sie verteilen sich schlecht im Gewebe, was eine medizinische Applikation erschwert. Darüber hinaus weiß man noch wenig über die funktionelle Relevanz der verschiedenen strukturellen Bereiche in den einzelnen WNT-Proteinen.
Die Forschergruppe „Stammzellen im Skelettmuskel“ um Prof. Julia von Maltzahn vom Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) und der Fakultät für Gesundheitswissenschaften der BTU Cottbus-Senftenberg hat nun in einer aktuellen Studie herausgefunden, dass bereits ein kleiner Bestandteil des Botenstoffs WNT7A genügt, um in Muskelzellen dieselben Signalwege zu aktivieren, die der vollständige Botenstoff aktivieren kann. Die Studie erschien im Computational and Structural Biotechnology Journal.
„Über die Bedeutung und funktionelle Relevanz der verschiedenen Bereiche in den WNT-Proteinen ist bisher nur recht wenig bekannt; insbesondere über die Bindestellen zum Rezeptor in den Empfängerzellen“, berichtet Maltzahn. „In unserer Studie haben wir daher speziell den C-Terminus von WNT7A untersucht, da dieser Bereich sowohl eine Haarnadel-Region (Hairpin) als auch eine Linker-Region enthält und voll funktionsfähig ist.“
Die Forscher fanden heraus, dass die Behandlung mit kleinen Proteinfragmenten, den C-terminalen WNT7A-Varianten, die nur die Haarnadel-Region enthalten, ausreicht, um in Muskelzellen dieselben zellulären Signalwege auszulösen, die durch das komplette WNT-Protein aktiviert werden. Der extrazelluläre Botenstoff WNT7A beeinflusst den Signalweg für das Muskelwachstum und die Erneuerung der Muskelstammzellen. Dadurch wird das Wachstum der Muskelfasern angeregt und die Vermehrung und Verteilung von Muskelstammzellen im Skelettmuskel, beispielsweise nach einer Verletzung, gefördert.
„Wie unsere Ergebnisse zeigen, wird mit den von uns gefundenen, nur aus einem Haarnadel-Bereich bestehenden Mini-Botenstoffen, eine Anwendung einer WNT7A-basierten Therapie für verschiedene Muskelschwundzustände wie Krebskachexie zunehmend wahrscheinlicher", erläutert Dr. Manuel Schmidt, Hauptautor der Publikation.
Die kürzere Variante des Proteins könnte das Problem der Größe nun lösen. Durch seine geringere Größe scheint der extrazelluläre Botenstoff WNT7A besser dazu geeignet, eine therapeutische Anwendung zu finden. Denkbare Anwendungsmöglichkeiten wären etwa eine unterstützende Therapie beim Verlust von Muskelmasse aufgrund von Krebs oder als Stimulus für die Muskelregeneration nach Operationen. Denn WNT7A führt zur Zunahme der Population von Stammzellen im Muskel und unterstützt somit die Muskelregeneration nach Verletzungen oder Operationen.
Dieser Artikel basiert auf einer Pressemitteilung des Leibniz-Institut für Altersforschung. Die Originalpublikation findet ihr hier und im Text.
Bildquelle: Alora Griffith, unsplash
