EN / DA
Krop og sind

Dødsmærkeprotein rydder op i musklerne efter træning

Dansk forskning viser, hvordan proteinet ubiquitin sikrer, at udslidte proteiner bliver pillet ud af musklerne og nedbrudt. Processen er vigtig for at have en sund krop og sunde muskler, siger forsker.

Efter en god omgang træning skal kroppen på arbejde for dels at opbygge musklerne og deres energilagre og dels for at rydde ud i de proteiner, som har en udløbet datomærkning.

Nu viser ny dansk forskning, at proteinet ubiquitin, der også kaldes for ”dødsmærkeproteinet”, spiller en meget vigtig rolle i at få sendt de udslidte proteiner videre til destruktion.

Ubiquitin gør meget simpelt det, at det hæfter sig på de udslidte proteiner, hvilket er et signal til cellernes affaldskværne om at pille dem fra hinanden og omdanne dem til deres bestanddele i form af aminosyrer, der kan benyttes til at bygge nye proteiner til de evigt arbejdende muskler.

"I dette forskningsarbejde viser vi, at aktiviteten af ubiquitin i musklerne bliver voldsomt forhøjet efter træning, hvilket peger på, at der er et større oprydningsarbejde i gang," siger en af forskerne bag det nye studie, professor og sektionsleder Erik Richter fra Sektion for Molekylær Fysiologi på Institut for Idræt og Ernæring ved Københavns Universitet.

Forskningsarbejdet, der er lavet i samarbejde med forskere fra Sydney University, er offentliggjort i FASEB Journal.

Forklarer, hvorfor fysisk aktivitet er sundt

Fysisk aktivitet er grundlaget for et godt helbred, og det gode helbred inkluderer også sund opbygning og bevarelse af muskler, der er afgørende for god bevægelighed, men som også spiller en rolle i regulering af stofskiftet.

Derfor er det vigtigt, at musklerne er sunde.

En del af arbejdet med at holde musklerne sunde består i at rydde op i dem og fjerne de beskadigede proteiner, der har udtjent deres værnepligt. De skal af vejen, så nogle nye og funktionelle proteiner kan komme til.

"Da denne oprydningsproces er så vigtig for at have sunde muskler, er det interessant at vide, hvordan den foregår. Længere ude i horisonten ligger der måske også nogle medicinske muligheder, hvor man kan påvirke processen for at holde musklerne og kroppen sunde," siger Erik Richter.

Australiere identificerede aktivt protein i muskelbiopsier

I det nye forskningsarbejder fik forskerne 6 raske, utrænede mænd i alderen 26 til 28 år til at cykle intenst i 8 til 10 minutter, hvorefter forskerne tog muskelbiopsier fra forsøgspersonernes lårmuskler umiddelbart efter øvelsen, efter to timer og efter fem timer.

Forskerne tog også biopsier fra forsøgspersonerne i hvile.

Biopsierne sendte de danske forskere til Australien, hvor nogle af deres kollegaer er specielt dygtige til massespektrometri af muskler, en teknik der kan kortlægge indholdet af proteiner i en given biologisk prøve.

Ubiquitin stiger efter træning

Resultatet af undersøgelsen viste, at aktiviteten af ubiquitin blev voldsomt forøget efter intens træning sammenlignet med i hviletilstand.

Forskere kender godt til ubiquitin i forvejen og kender til dens virke som dødsmærkeprotein, der dødsdømmer andre proteiner.

Undersøgelsen viste på den måde, at langt flere proteiner efter træning end i hvile blev dødsdømt af ubiquitin.

Efter ubiquitin har sat sit dødsmærke på proteinerne, bliver de transporteret til henrettelsen ved fragmentering af den molekylære struktur ved navn proteasomet, der piller proteinerne fra hinanden aminosyre for aminosyre.

Aminosyrerne kan derefter genanvendes af cellerne til at lave nye proteiner til at holde musklerne kørende.

"Det er en bred vifte af proteiner, som bliver nedbrudt, så muskelcellerne kan bygge nogle nye. Hvis cellerne ikke kan nedbryde proteinerne ordentligt, ophobes de, og det er skadeligt for cellerne på sigt," forklarer Erik Richter.

Musklerne aktiverer selv deres egen oprydningsmekanisme

Forskningsresultatet er som sådan ikke en overraskelse, fordi forskerne både kender til funktionen af ubiquitin og også er bevidste om behovet for oprydning i muskelceller, der er på arbejde.

Forskere har dog hidtil ikke været helt sikre på, om ubiquitin spiller en væsentlig rolle i oprydningen af udslidte proteiner i forbindelse med muskelarbejde.

De to andre forskere bag forskningsarbejdet, professor Jørgen Wojtaszewski og professor Bente Kiens, peger på, at resultatet på den måde underbygger, hvorfor det er sundt at træne.

"Det forklarer en del af årsagen til, hvorfor fysisk aktivitet er sundt, og så er det smukke, at musklerne i sig selv aktiverer de mekanismer, der holder dem opdaterede, sunde og funktionelle," siger Jørgen Wojtaszewski.

Finder ubiquitins tænd- og slukknap

Forskningsarbejdet kommer også med bud på, hvordan kroppen aktiverer ubiquitin til at rydde op i musklerne.

I og med at aktiviteten af ubiquitin stiger og falder i relation til fysisk aktivitet, må der være en tænd- og slukknap, og den knap er ifølge Erik Richter proteinet NEDD8.

NEDD8 bliver ligesom ubiquitin aktiveret ved træning og ser ud til at gå forud for aktiveringen af ubiquitin.

"NEDD8 ligger over ubiquitin, og det er ny viden, at denne mekanisme eksisterer. NEDD8 bliver aktiveret ved træning. Vi kan se, at aktivering af NEDD8 involverer stoffet cyklisk AMP, der bliver dannet, når musklerne påvirkes af det adrenalin, som cirkulerer i høje koncentrationer i blodet under hårdt arbejde," siger Erik Richter.

Erik Richter fortæller også, at der er mere at komme efter i forhold til forståelsen af ubiquitins rolle i forbindelse med træning.

Blandt andet mangler forskerne stadig at besvare, hvordan forskellige former for træning påvirker den ubiquitin-aktiverede oprydningsproces, og om processen er lige så vigtig hos kvinder og ældre som hos unge mænd.

Quantification of exercise‐regulated ubiquitin signaling in human skeletal muscle identifies protein modification cross talk via NEDDylation” er udgivet i FASEB Journal. Erik A. Richter modtog i 2017 støtte fra Novo Nordisk Fonden til projektet “Defining the AMPK-mediated signaling network and its function”. 

Erik A. Richter
Professor
My primary research interests are regulation of muscle metabolism, particularly during and following exercise. This includes acute exercise and exercise training. Emphasis has been on regulation of glucose metabolism and muscle glucose uptake during exercise as well as regulation of insulin sensitivity following exercise and training. Besides the deep interest in revealing physiological and molecular mechanisms, the objectives are to delineate the molecular mechanisms behind the positive health effects of exercise. We know very well that basically all forms of exercise have positive health effects but we have little knowledge about the molecular mechanisms that are responsible for these effects. These mechanisms are important to understand as they might reveal novel drug candidate pathways that could be beneficial for prevention and treatment of metabolic and cardiovascular diseases.