Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
A. M. Gressner und O. A. Gressner

Lipocaline

Lipocaline
Synonym(e)
Lipocalin-Superfamilie
Englischer Begriff
lipocalins; lipocalin protein family
Definition
Eine gegenwärtig mehr als 200 Mitglieder umfassende Familie natürlicher Proteine mit evolutionär hochkonservierter Tertiärstruktur, die funktionell meistens der Speicherung oder dem Transport von kleinen wasserunlöslichen oder chemisch sensitiven organischen Komponenten (z. B. Vitamin A) dienen.
Beschreibung
Lipocaline sind bei Vertebraten und Invertebraten verbreitet. Ihr gemeinsames strukturelles Merkmal besteht in einer hochkonservierten Tertiärstruktur mit einer tassenförmigen Bindungsstelle für natürliche Liganden, zum Beispiel für Vitamin A beim Retinol-bindenden Protein (RBP; Retinol-bindendes Protein). Die Aminosäuresequenzhomologie hingegen beträgt im Allgemeinen weniger als 20 %. Mitglieder der Lipocalinfamilie sind charakterisiert durch einige gemeinsame molekulare Erkennungseigenschaften:
  • Fähigkeit, ein Spektrum kleiner, hydrophober Moleküle zu binden
  • Bindungseigenschaften für spezifische Zelloberflächenrezeptoren
  • Bildung von Komplexen mit löslichen Makromolekülen
Die Vielzahl biologischer Funktionen werden vermittelt durch eine oder mehrere dieser Eigenschaften, wobei die Bindung und der Transport von kleinen, hydrophoben Molekülen und/oder chemisch empfindlichen organischen Komponenten (z. B. Retinol, Retinsäure [Vitamin A], Fettsäuren, Biliverdin, Prostaglandin H2 [Prostaglandine]) im Vordergrund stehen. Strukturell und funktionell ähneln Lipocaline den Immunglobulinen (Immunglobuline) mit einer extremen Vielfalt von Bindungsspezifitäten. Lipocaline bilden mit zwei anderen Familien von Ligandenbindungsproteinen, den Fettsäurebindungsproteinen (FABPs) und Avidinen, die strukturelle Superfamilie der Calycine. Sie besitzen funktionelle Bedeutung für die Prostaglandinsynthese, Modulation der Immunantwort und als Carrierproteine sowie in der Clearance endogener und exogener Komponenten. Lipocaline bilden die Basis für gentechnologisch erzeugte artefizielle Bindungsproteine (Anticaline) mit hochspezifischen, diversen Bindungseigenschaften für biologische Zielmoleküle. Zu den natürlichen Lipocalinen zählen unter anderem α1-saures-Glykoprotein (Orosomukoid, Glykoprotein, α1-saures), α1-Mikroglobulin (α1-Mikroglobulin im Urin), Retinol-bindendes Protein, Apolipoprotein D, Bilin-Bindungsprotein, Prostaglandin-D-Synthase, β-Laktoglobulin (s. a. Neutrophilen-Gelatinase-assoziiertes Lipocalin).
Literatur
Flower DR (1996) The lipocalin protein family: structure and function. Biochem J 318:1–14CrossRefPubMedPubMedCentral
Urbschal A, Obermüller N, Haferkamp A (2011) Biomarkers of kidney injury. Biomarkers 16(Suppl.1):S22–S30CrossRef