Topische Muster von Enzymen des energieliefernden Stoffwechsels im quergestreiften Muskel

Abstract

Auf histochemischem Wege wurden Oxydoreduktasen des energieliefemden Stoffwechsels in quergestreiften Muskeln, insbesondere von Locusta migratoria, lokalisiert. Die Aktivitäten Pyridinnukleotid-spezifischer Dehydrogenasen wurden mit Hilfe des «Gelschicht-Verfahrens» geortet. Hinsichtlich der extramitochondrialen Dehydrogenasen lassen sich 2 verschiedene Lokalisationstypen unterscheiden: Laktat-Dehydrogenase und Glyceraldehyd-phosphat-Dehydrogenase können in verschiedenen Insektenmuskeln, aber ebenso auch in quergestreifter Kaninchenmuskulatur mit dem Hauptteil ihrer Aktivitäten im Bereich der isotropen Zonen der Myofibrillen nachgewiesen werden. Glycerin-1-phosphat-Dehydrogenase und «malie enzyme» sind dagegen im epi- bzw. perimitochondrialen Raum lokalisiert. Der gleiche Lokalisationstyp trifft auch für die extramitochondrialen Aktivitäten der Malat-Dehydrogenase und der TPN-spezifischen Isocitrat-Dehydrogenase zu. Offensichtlich ist die perimitochondriale Anordnung charakteristisch für Enzyme, die dem intramitochondrialen Enzymapparat funktionell verbunden sind. Die Lokalisation der 2 Dehydrogenasen des glykolytischen Stoffwechsels (Gly-ceraldehydphosphat-Dehydrogenase und Laktat-Dehydrogenase) innerhalb der in- terfilamentären Räume der isotropen Zonen läßt vermuten, daß auch andere, möglicherweise die Gesamtheit der Enzyme des Embden-Meyerhof-Wegs am gleichen Ort vertreten sind. Diese Lokalisation ist nicht nur von Interesse für die Bereitstellung energiereichen Phosphats über die Substratkettenphosphorylierung der Glykolyse im Bereich der isotropen Zonen, sondern hat möglicherweise auch Bedeutung für die Mechanik der Muskelkontraktion.

The T-tubule is a cell-surface target for insulin-regulated recycling of membrane proteins in skeletal muscle

“…The existence of glucose uptake through T-tubules would fit with the fact that glycolytic enzymes show a heterogeneous distribution in the muscle fibre and they are preferentially found in a cytosolic compartment surrounding the I band, i.e. close to T-tubules [14][15][16]. Furthermore, insulin increases the binding of hexokinase to mitochondria in muscle [17,18], which are found peripherally close to the sarcolemma and packed in between the myofibrils, preferentially in a transverse plane between the triadic system and the Z disk, i.e.…”

“…Our data indicating insulin-induced GLUT4 recruitment to the T-tubules ofthe muscle fibre extend prior observations performed in skeletal muscle by immunoelectron microscopy [8], 2-N-4-(1azi-2,2,2-trifluoroethyl)benzoyl-1 ,3-bis-(D-mannos-4-yloxy)-2propylamine (ATB-[2-3H]BMPA) photolabelling coupled to autoradiography [10], or subcellular fractionation analysis [9]. The uptake of glucose through the T-tubule membrane after insulin stimulation offers the advantage of a direct channelling of glucose to hexokinase bound to the outer mitochondrial membrane near the T-tubules [17][18][19], and then to the rest of the glycolytic enzymes, also located in the vicinity of T-tubules [14][15][16].…”

Reversible microsomal binding of hepatic aldolase

“…In the case of hexokinase, the association appears to be specifically modulated by ligands [30,31] with the bound and free forms yielding different kinetic parameters [32][33][34]. Histochemical techniques have confirmed the localization of lactic acid dehydrogenase, triosephosphate isomerase, enolase, triosephosphate isomerase and glucose-6-phosphate isomerase as well as fructose-1,6-bisphosphate aldolase, in the I-band region of rabbit muscle [8,9,35]. Hexokinase was found to be associated in mitochondria [31,34], and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase along with fructose-l,6-bisphosphate aldolase were localized on the inner surface of the human erythrocyte membrane [13,36].…”

The principle of determining relative enzyme activities by comparative kinetic microphotometryin situ

“…In the case of measurement of structure-bound enzyme activities, e.g. succinate dehydrogenase, this source of error can easily be eliminated by short preincubation of the freshly cut tissue section in an isotonic sucrose medium (Brandau & Pette, 1966). An obvious advantage of measuring initial reaction rates in tetrazolium/formazan-coupled enzyme assays is that the reaction product is initially finely dispersed and then progressively aggregates to larger granules.…”