Titin – Der Gigant unter den Proteinen
Titin hat ein Molekulargewicht von über 3 MDa und ist damit wahrlich der Gigant unter den Proteinen, bewegt sich doch die Mehrheit der Proteine in einer Größenordnung im ein- bis zweistelligen kDa-Bereich.
Für die Zelle ist ein derart großes Protein eine ganz besondere Herausforderung. So ist nicht nur die Synthese besonders aufwendig, sondern vor allen Dingen muss die Zelle Sorge tragen, dass Titin seine richtige Struktur einnimmt. Die Faltung von Proteinen wird nun mit steigender Größe ungleich komplexer und ist mit einer energieaufwendigen Kontrolle verbunden. Kurzum: Ein großes Protein kommt die Zelle teuer zu stehen. Es stellt sich also die Frage, was es ist, dass die enorme Größe von Titin erforderlich macht. Form und Funktion gehen in der Natur stets miteinander einher. Die Notwendigkeit eines so gigantischen Proteins muss also in seiner Funktion begründet sein.
Die molekulare Feder Titin als Rückgrat des Sarkomers
Elastizität und Gerüstaufbau des Sarkomers. Das sind die Funktionen von Titin, die seine enorme Größe erforderlich machen.
verändert nach Krüger & Linke, Physiologie 2010
Titin ist ein elastisches Muskelprotein und kommt in quergestreifter, also in Herz- und Skelettmuskulatur vor. Dort ist Titin Bestandteil des Sarkomers, der kleinsten kontraktilen Einheit und lagert sich zu Filamenten zusammen. Titin gehört zu den Gerüstproteinen des Muskels, d.h. es bildet das Rückgrat für den molekularen Feinaufbau des Sarkomers. Als Gerüstprotein reicht Titin innerhalb des Sarkomers von der Z-Scheibe bis zur M-Linie und überbrückt so eine Distanz von über 1 µm. Um die Stabilität des Sarkomers zu gewährleisten, ist es notwendig, dass diese Distanz von einem Protein komplett überspannt wird.
Aktive Kräfte in Muskelzellen führen zur Kontraktion. Daneben zählt aber auch die Vermittlung von passiven Kräften, oder anders gesagt der Elastizität zu den Funktionen der Muskulatur. Titin enthält mehrere elastische Domänen. Diese können reversibel gedehnt oder verkürzt werden und vermitteln so die Funktion von Titin als molekulare Feder. So übt Titin einen nicht unerheblichen Einfluss auf die passiven Kräfte, d.h. die elastischen Eigenschaften der Muskulatur aus.