Fibronektin

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 2. November 2016
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Fibronektin ist ein Glukoprotein und spielt eine große Rolle für den Zusammenhalt der Körperzellen oder für die Blutgerinnung. Im Organismus übernimmt es viele unterschiedliche Funktionen, die mit seiner Fähigkeit zur Ausbildung von Adhäsionskräften zusammenhängen. Strukturelle Fehler beim Aufbau von Fibronektin können zu schweren Bindegewebsschwächen führen.

Inhaltsverzeichnis

Was ist Fibronektin?

Fibronektin stellt ein Glukoprotein mit einem molekularen Gewicht von 440 kDa (Kilodalton) dar. Es dient zur Ausbildung von Adhäsionskräften zwischen den Zellen, zwischen Körperzellen und verschiedenen Substraten, zwischen Körperzellen und der interzellulären Matrix sowie zwischen den Blutplättchen bei der Blutgerinnung. Daher unterstützt es die Wundheilung, die Embryogenese, die Blutstillung (Hämostase), die Zelladhäsion bei der Zellmigration oder die Antigenbindung an Phagozyten.

Das primäre Fibronektin enthält 2355 Aminosäuren und bildet 15 Isoformen. Es kommt sowohl im extrazellulären Bereich als auch innerhalb von Körperzellen vor. Außerhalb der Zellen stellt es ein unlösliches Protein dar. Innerhalb des Zellplasmas ist es ein lösliches Protein. Dabei werden alle Fibronektinformen vom gleichen FN1-Gen codiert. Das lösliche Fibronektin enthält zwei isomere Proteinketten, die durch eine Disulfidbrücke miteinander verbunden sind. Beim unlöslichen Fibronektin sind diese Moleküle nochmals miteinander über Disulfidbrücken zu einer fibrillenartigen Struktur verbunden.

Anatomie & Aufbau

In der Grundstruktur stellt Fibronektin ein Heterodimer aus zwei stabartigen Proteinketten dar. Diese sind über eine Disulfidbrücke miteinander verbunden. Die isomeren Proteinketten werden vom gleichen Gen, dem FN1-Gen, exprimiert. Die unterschiedliche Basenfolge entsteht durch alternatives Spleißen dieses Gens. Jedes Gen enthält Exons und Introns. Exons sind Abschnitte, welche in die Eiweißstruktur übersetzt werden. Introns sind demgegenüber inaktive Genabschnitte. Beim alternativen Spleißen bleibt zwar die Reihenfolge der Basenpaare gleich, jedoch finden sich Exons und Introns an jeweils anderen Genabschnitten. Bei der Übersetzung der genetischen Information werden die ablesbaren Exons zusammengeführt und die Introns herausgeschnitten. Diese alternative Übersetzung der gleichen genetischen Information ermöglicht die Bildung mehrerer isomerer Proteinketten aus dem gleichen Gen.

Das aus zwei isomeren Proteinketten gebildete Fibronektin ist löslich, wird in der Leber gebildet und gelangt ins Blutplasma. Dort ist es verantwortlich für die Gerinnung von Blut im Rahmen der Wundheilung und Geweberegenerierung. Das unlösliche Fibronektin wird in den Makrophagen, Endothelzellen oder Fibroblasten erzeugt. Es enthält die gleiche Grundstruktur. Hier sind jedoch die einzelnen Fibronektinmoleküle wiederum durch Disulfidbrücken miteinander zu fibrillären Proteinstrukturen verbunden, welche die Zellen zusammenhalten.

Die Fähigkeit zur Ausbildung von Adhäsionskräften liegt an der häufig vorkommenden Aminosäurefolge ArgininGlycinAspartat. Dadurch kommt es zur Haftung von Fibronektin an sogenannten Integrinen (Adhäsionsrezeptoren an der Oberfläche der Zellen). Die Proteinketten des Fibronektins sind aus vielen Domänen aufgebaut, welche 40 bis 90 Aminosäuren enthalten. Durch die Homologie der Domänen werden die Fibronektinpolypeptidketten in die drei strukturellen Typen I, II und III eingeteilt.

Funktion & Aufgaben

Fibronektin dient allgemein dem Zusammenhalt bestimmter Struktureinheiten. Dazu zählen unter anderem die Zellen, die extrazelluläre Matrix, bestimmte Substrate oder auch Blutplättchen. Früher wurde Fibronektin daher auch als Zellkleber bezeichnet. Es sorgt dafür, dass die Zellen in den Geweben zusammenbleiben und nicht auseinanderdriften.

Auch bei der Zellmigration spielt es eine große Rolle. Selbst das Andocken von Makrophagen an Antigene wird durch Fibronektin vermittelt. Des Weiteren steuert Fibronektin auch viele Prozesse der Embryogenese und der Zelldifferenzierung.

In bösartigen Tumoren ist Fibronektin jedoch häufig vermindert. Dadurch wird der Tumor in die Lage versetzt, in das Gewebe zu wachsen und durch Abspaltung von Tumorzellen Metastasen auszubilden.

Im Blutplasma ermöglicht das lösliche Fibronektin die Ausbildung von Blutgerinnseln zum Verschließen blutender Wunden. Dabei werden die einzelnen Blutplättchen durch Fibrinbildung miteinander verklebt. Als Opsonin bindet Fibronektin an der Oberfläche von Makrophagen als Rezeptoren. Mithilfe dieser Rezeptoren können die Makrophagen bestimmte krankmachende Partikel binden und einverleiben. Im extrazellulären Raum ist unlösliches Fibronektin für die Ausbildung einer Matrix verantwortlich, welche die Zellen fixiert.

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Krankheiten

Ein Mangel an oder strukturelle Abweichungen von Fibronektin haben oft schwerwiegende gesundheitliche Auswirkungen. So sinkt in der Folge eines Krebswachstums innerhalb des Tumors die Fibronektinkonzentration. Der Zellverband im Tumor wird lockerer und die Zellen wandern auseinander. Das führt zu den häufigen Metastasen durch Abspaltung von Tumorzellen und ihrer Wanderung durch das Lymphsystem oder das Blutplasma zu anderen Körperregionen. Außerdem können die Krebszellen aufgrund des Fibronektinmangels auch schneller in das benachbarte Gewebe einwachsen und dieses damit verdrängen.

Des Weiteren gibt es erblich bedingte Erkrankungen, welche zu einem Defekt des Bindegewebes führen. Ein Beispiel ist das Ehlers-Danlos-Syndrom. Das Ehlers-Danlos-Syndrom ist keine einheitliche Erkrankung, sondern stellt einen Komplex von Bindegewebsdefekten dar. Der Typ X wird verursacht durch fehlendes oder defektes Fibronektin. Es handelt sich um eine Mutation im FN1-Gen. Dabei kommt es zu einer drastischen Schwäche des Bindegewebes. Die Erkrankung wird autosomal-rezessiv vererbt. Sie äußert sich durch eine sehr schlaffe Haut und Überbeweglichkeit der Gelenke. Trotz großer Unterschiede in der Ursache der Bindegewebsschwäche ähneln sich die Symptome der einzelnen Erkrankungen dieses Komplexes. Als Kardinalsymptome des Ehlers-Danlos-Syndroms gelten nach dem dänischen Dermatologen Edvard Ehlers und dem französischen Hautarzt Henri-Alexandre Danlos die starke Überdehnbarkeit und die Zerreißbarkeit der Haut.

Schließlich kann eine bestimmte Mutation im FN1-Gen auch zu einer Glomerulopathie (Erkrankungen der Nierenkörperchen) führen. Dabei handelt es sich um eine schwerwiegende Nierenerkrankung, die oft eine Dialysebehandlung notwendig macht.

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