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{{Infobox Protein
| Name =
| Bild = Protein ACTN3 PDB 1tjt.png
| Bild_legende = nach {{PDB|1TJT}}
| PDB = {{PDB2|1TJT}}, {{PDB2|1WKU}}, {{PDB2|3LUE}}
| Groesse = 901 Aminosäuren
| Kofaktor =
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| Struktur = Homodimer; Heterodimer mit ACTN2
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| Symbol = ACTN3
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| UniProt = Q08043
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| Taxon_Ausnahme =
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}}

'''Alpha-Actinin-3''' oder '''α-Aktinin-3''' ist ein vom Gen ''ACTN3'' [[Genetischer Code|codiertes]] [[Protein]], das beim Menschen in [[Muskelfaser]]n der [[Skelettmuskel|Skelettmuskulatur]] zu finden ist, wo es die [[Actinfilament]]e durch Quervernetzung in der [[Z-Scheibe]] eines [[Sarkomer]]s von [[Myofibrille]]n zu verankern hilft, vornehmlich bei den schnell zuckenden [[Muskelfaser#Faserarten|F-Fasern]].

== Funktion in Muskelfasern ==
Alpha-Actinin-3 zählt wie die von den Genen ''ACTN1'', ''ACTN2'' und ''ACTN4'' produzierten Proteine zu den [[Aktinine]]n, einer Gruppe in der Superfamilie der [[Spektrine]]. Die Isoformen 1, 2, 3 und 4 von Alpha-Actinin binden – wie auch Beta-Actinin und Gamma-Actinin – an filamentöses [[Aktin]] (F-Aktin) und gehören zu den Proteinen des Zellgerüstes ([[Cytoskelett]]). Alpha-Aktinine spielen in unterschiedlichen Zelltypen eine wichtige Rolle, da sie Aktinfilamente bündeln und intrazellulär verankern können. In den Zellen der Skelettmuskulatur sind die Isoformen 2 und 3 vor allem in den Myofibrillen der Muskelfasern zu finden, und hier in den scheibenähnlichen Gebilden, die lichtmikroskopisch als [[Z-Streifen]] eines [[Sarkomer]]s sichtbar werden. Dort sind sie daran beteiligt, die längs parallel zueinander ausgerichteten dünnen Aktinfilamente quer zu vernetzen und zentriert zu verankern. Während Alpha-Aktinin-2 auch in Z-Scheiben von Herzmuskelzellen vorkommt, und daneben beispielsweise in Nervenzellen des [[Hippocampus|Hippokampus]] für besondere pilzförmige Formationen dendritischer [[Dornenfortsatz|Dornenfortsätze]] bedeutsam ist, wird Alpha-Aktinin-3 beim Menschen beschränkt auf die schnell zuckenden (englisch ''fast-twitching'') [[Muskelfaser#Faserarten|F-Fasern]] von Skelettmuskeln [[Genexpression|exprimiert]].

=== Schnelle gegen langsame Muskelfasern ===
Skelettmuskeln bestehen aus langen zylindrischen Zellen, die [[Muskelfaser]]n genannt werden. Jede Muskelfaser ist aus langen Röhren, den sogenannten Myofibrillen zusammengesetzt, die wiederum aus Filamenten bestehen. Es gibt zwei Typen an Filamenten: [[Actin]] (dünne Filamente) und [[Myosin]] (dicke Filamente), welche parallel angeordnet sind. Bei einer Muskelkontraktion verschieben sich beide Filamente gegeneinander.

Es gibt zwei Typen von Muskelfasern, die langsamen (engl. {{lang|en|slow twitch}}) und schnellen (engl. {{lang|en|fast twitch}}) Fasern. Die langsamen Fasern arbeiten im aeroben Bereich und können eine niedrige Kraft über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten. Dagegen sind schnelle Fasern stärker und arbeiten im anaeroben Bereich. Sie werden vor allem bei einem hohen Kraftaufwand über eine kurze Zeit eingesetzt.

=== Muskelzusammensetzung bei Eliteathleten ===
Jede Person hat eine durchschnittlich gleiche Verteilung an schnellen und langsamen Muskelfasern, jedoch neigen olympische Sprinter dazu, ungefähr 80 % an schnellen Fasern zu besitzen. Im Gegensatz dazu haben olympische Marathonteilnehmer einen ca. 80%igen Anteil an langsamen Fasern. Es herrscht die Meinungsverschiedenheit, ob Training den Prozentsatz der Fasertypen mit der Zeit verändern kann. Aus diesem Grund nimmt man zurzeit an, dass [[Vererbung (Biologie)|Vererbung]] oder [[Genetik]] für die Bildung der verschiedenen Fasertypen die größte Rolle spielt.

== Allele ==
[[Datei:Warum ist das Kälteempfinden so unterschiedlich?.webm|mini|Video: Warum ist das Kälteempfinden so unterschiedlich?]]
Beim Menschen wurde eine [[Mutation]] (rs1815739; R577X) im ''ACTN3''-[[Gen]] identifiziert, die bei einem signifikanten Prozentsatz der Bevölkerung zu einer verkürzten Variante des alpha-Actinin 3 führt. Weltweit existiert diese Variante bei etwa 20 % der Bevölkerung, wobei der Anteil in der Bevölkerung mit der [[Geographische Breite|geografischen Breite]] korreliert ist. Während in [[Kenia]] nur jeder Hundertste den XX-Genotyp hat, ist es in [[Schweden]] und [[Japan]] etwa jeder Vierte.<ref>{{Literatur |Autor=Scott M. Friedlander, Amanda L. Herrmann, Daniel P. Lowry, Emily R. Mepham, Monkol Lek |Titel=ACTN3 Allele Frequency in Humans Covaries with Global Latitudinal Gradient |Sammelwerk=PLoS ONE |Band=8 |Nummer=1 |Datum=2013-01-24 |ISSN=1932-6203 |DOI=10.1371/journal.pone.0052282 |PMC=3554748 |PMID=23359641 |Sprache=en}}</ref> Wissenschaftler glauben, dass eine [[Selektion (Evolution)#Selektion auf Genebene|positive Selektion]] zugunsten der Mutation stattgefunden hat, um eine Anpassung an die klimatischen Bedingungen und den damit verbundenen Energieverbrauch der Menschen in verschiedenen Teilen der Welt zu gewährleisten. Bei [[Immersion]] in kaltes Wasser kann bei homozygoten Probanden mit dem XX-Genotypen eine signifikant verbesserte Kältetoleranz gegenüber denjenigen mit dem RR-Genotypen festgestellt werden. Probanden mit der R577X-Mutation sind ohne gesteigerten Energieverbrauch besser im Stande ihre Kerntemperatur aufrechtzuerhalten, da bei ihnen die [[Thermogenese#Muskuläre Thermogenese|Thermogenese]] der Skelettmuskeln verändert ist. Die Verlagerung hin zu mehr [[Muskelfaser#Faserarten|langsamer zuckenden Isoformen]] von [[Myosin#Schwere Kette (Heavy Chain)|schweren Ketten]] und [[Endoplasmatisches Retikulum#Sarkoplasmatisches Retikulum (Glattes Retikulum, SR)|SR-Proteinen]], bewirkt zusammen mit einer veränderten neuronalen Muskelaktivierung, dass Wärme vorwiegend durch [[Tonus|Muskeltonus]] und weniger durch [[Kältezittern|Zittern]] erzeugt wird.<ref>{{Literatur |Autor=Victoria L. Wyckelsma u. a. |Titel=Loss of α-actinin-3 during human evolution provides superior cold resilience and muscle heat generation |Sammelwerk=The American Journal of Human Genetics |Band=108 |Nummer=3 |Datum=2021-03-04 |Seiten=446–457 |DOI=10.1016/j.ajhg.2021.01.013 |PMID=33600773 |Sprache=en}}
</ref>

Studien zeigen eine Verlinkung der Fasertypen zum ''ACTN3'', so haben Individuen mit hohem Anteil an schnellen Muskelfasern die nichtmutierte Version des Gens. Ebenfalls haben Studien von Eliteathleten ergeben, dass das ''ACTN3''-Gen die [[Leistung (Sport)|sportliche Leistung]] beeinflussen kann. Während die nichtmutierte Version des Gens mit einer Sprint-Leistung verbunden wird, ist die mutierte Version mit sportlichen Ausdauerleistungen assoziiert.<ref name="pmid12879365">{{cite journal |author=N. Yang, D. G. MacArthur, J. P. Gulbin, A. G. Hahn, A. H. Beggs, S. Easteal, K. North |year=2003 |month=September |title=ACTN3 genotype is associated with human elite athletic performance |journal=Am. J. Hum. Genet. |volume=73 |issue=3 |pages=627–31 |doi=10.1086/377590 |pmid=12879365 |pmc=1180686 |url= |language=en}}</ref><ref name="pmid15886711">{{cite journal |author=A. K. Niemi, K. Majamaa |year=2005 |month=August |title=Mitochondrial DNA and ACTN3 genotypes in Finnish elite endurance and sprint athletes |journal=Eur. J. Hum. Genet. |volume=13 |issue=8 |pages=965–9 |doi=10.1038/sj.ejhg.5201438 |pmid=15886711 |url= |language=en}}</ref><ref name="pmid17033684">{{cite journal |author=C. N. Moran, N. Yang, M. E. Bailey, A. Tsiokanos, A. Jamurtas, D. G. MacArthur, K. North, Y. P. Pitsiladis, R. H. Wilson |year=2007 |month=January |title=Association analysis of the ACTN3 R577X polymorphism and complex quantitative body composition and performance phenotypes in adolescent Greeks |journal=Eur. J. Hum. Genet. |volume=15 |issue=1 |pages=88–93 |doi=10.1038/sj.ejhg.5201724 |pmid=17033684 |url= |language=en}}</ref><ref name="pmid18043716">{{cite journal |author=S. M. Roth, S. Walsh, D. Liu, E. J. Metter, L. Ferrucci, B. F. Hurley |year=2008 |month=March |title=The ACTN3 R577X nonsense allele is under-represented in elite-level strength athletes |journal=Eur. J. Hum. Genet. |volume=16 |issue=3 |pages=391–4 |doi=10.1038/sj.ejhg.5201964 |pmid=18043716 |url= |language=en}}</ref>

== Weblinks ==
* M. E. Gillespie: ''[https://reactome.org/content/detail/R-HSA-390522 Striated Muscle Contraction].'' In: ''reactome.'' 2009, {{DOI|10.3180/REACT_16935.1}}.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Strukturprotein]]
[[Kategorie:Codiert auf Chromosom 11 (Mensch)]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]

Alpha-Actinin 3 - Versionsgeschichte

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