Einführung
Das Myelin-basische Protein (MBP) ist ein essenzielles Protein, das eine zentrale Rolle beim Aufbau und der Stabilität der Myelinscheide von Nervenzellen spielt. Die Myelinscheide ist eine isolierende Schicht, die Axone umgibt und eine schnelle und effiziente Nervenleitgeschwindigkeit ermöglicht. MBP macht etwa 40 % des Proteinanteils des Myelins aus und ist daher von großer Bedeutung für dessen Struktur und Funktion. Insbesondere im Kontext von Multipler Sklerose (MS) und anderen demyelinisierenden Erkrankungen hat MBP große Bedeutung erlangt, da es häufig als Autoantigen fungiert.
Struktur und Eigenschaften des MBP
Molekulare Zusammensetzung
Das menschliche MBP besteht aus 170 Aminosäuren. Charakteristisch für seine Zusammensetzung ist der hohe Anteil an Arginin (19x) und Lysin (12x). Diese beiden Aminosäuren sind basisch und tragen bei physiologischen pH-Werten eine positive Ladung in ihren Seitenketten. Diese positive Ladung verleiht dem MBP seine Bezeichnung "basisch". Insgesamt trägt ein MBP-Molekül 20 positive Ladungen.
Posttranslationale Modifikationen
In der Myelinscheide liegt MBP in stark modifizierter Form vor. Viele Serin- und Threonin-Reste sind phosphoryliert. Diese posttranslationalen Modifikationen beeinflussen die Interaktionen des MBP mit anderen Molekülen und seine Rolle bei der Myelinisierung.
Genetik
Das Gen für MBP liegt beim Menschen auf Chromosom 18. Diese Region ist auch bei Trisomie 18 betroffen.
Intrinsisch ungeordnetes Protein
MBP gehört zu den "intrinsisch ungeordneten Proteinen" (intrinsically disordered proteins). Das bedeutet, dass es keine feste Tertiärstruktur besitzt. Diese Flexibilität ermöglicht es dem MBP, vielfältige Interaktionen mit Lipiden und anderen Proteinen in der Myelinscheide einzugehen.
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Funktion des MBP
Rolle bei der Myelinisierung
MBP spielt eine entscheidende Rolle bei der Kompaktierung und Stabilisierung der Myelinscheide. Es interagiert elektrostatisch mit den negativ geladenen Phospholipid-Molekülen der Lipid-Doppelschicht. Ein einzelnes MBP-Molekül kann sich elektrostatisch mit etwa 18 Phospholipid-Molekülen verbinden. Diese Interaktion trägt dazu bei, die Myelinschichten eng an das Axon zu pressen und eine dichte, isolierende Struktur zu bilden.
Adhäsion der Myelinschichten
Als zweithäufigstes Protein im Myelin des zentralen Nervensystems ist MBP für die Adhäsion der zytosolischen Oberflächen von mehrschichtigem, kompaktem Myelin verantwortlich.
Klinische Relevanz
Multiple Sklerose (MS)
In der Forschung über die Entstehung der Multiplen Sklerose (MS) und dem Tiermodell Experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis (EAE) ist MBP neben dem Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein (MOG) ein häufig verwendetes Autoantigen. Bei MS greift das Immunsystem fälschlicherweise die Myelinscheide an, was zu Entzündungen und Schädigungen der Nervenfasern führt. MBP-spezifische T-Zellen spielen eine wichtige Rolle bei dieser Autoimmunreaktion.
Diagnostischer Marker
Ein Nachweis von MBP im Liquor cerebrospinalis kann auf einen Myelinschaden hinweisen. Werte von mehr als 9 ng/ml deuten auf einen akuten Myelinschaden hin, während Werte zwischen 4 und 8 ng/ml auf eine chronische Schädigung oder eine Erholungsphase nach einer akuten Schädigung hindeuten können.
Therapeutische Ansätze
Die Bedeutung von MBP bei der Pathogenese der MS hat zur Entwicklung von therapeutischen Ansätzen geführt, die auf die Modulation der Immunantwort gegen MBP abzielen. Beispielsweise wurde in einer klinischen Studie mit dem synthetischen Peptid MBP8298 eine Verzögerung der Krankheitsprogression bei Patienten mit progressiver MS beobachtet.
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Einfluss von Ernährung und Bewegung auf MBP
Studien haben gezeigt, dass Ernährung und körperliche Aktivität die Expression von myelinverwandten Proteinen beeinflussen können. Eine fettreiche Ernährung allein oder in Kombination mit körperlicher Betätigung hat den größten Einfluss auf die Expression myelinverwandter Proteine.
MBP und Lebensmittelchemie
Mit dem Wissen, dass Prionen nicht nur eine bovine spongiforme Enzephalopathie auslösen, sondern auch für den Menschen eine Gefahr darstellen können, entstand der Bedarf, Rinderhirn in Fleischerzeugnissen nachzuweisen. Im Bereich der Lebensmittelchemie agieren zahlreiche Unternehmen, die mit ihren Produkten und Dienstleistungen Lösungen für dieses Thema anbieten. Ein speziesspezifischer ELISA für die Routinediagnostik unter Verwendung des Myelin Basic Protein wurde etabliert, um bovines Nervengewebe als Spezifiziertes Risikomaterial in Fleischerzeugnissen zu detektieren.
Weitere Forschungsergebnisse
Rolle von eEF1A1 und HDAC2
Es wurde festgestellt, dass die Histon-Deacetylase HDAC2 eEF1A1 stoppt. Wenn eEF1A1 durch Deacetylierung deaktiviert ist, kann die Myelinschicht wieder aufgebaut werden.
Identifizierung von Proteinen in T-Zellen
In Studien konnten 69 unterschiedliche Proteine identifiziert werden, die bei einem MS-Patienten in aktivierten/ruhenden GA-spezifischen T-Zellen vor vs. nach GA-Therapie unterschiedlich reguliert waren. Vor Therapie mit GA waren Proteine aufreguliert, während unter Therapie antiinflammatorische Proteine aufreguliert waren.
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