Cytoglobin und Neuroglobin: "Neue" Proteine der Sauerstoffversorgung

Sauerstoff ist Lebensnotwendig. Ein Mangel an Sauerstoff führt schnell zu irreparablen Schäden von z.B. Nervenzellen. Die meisten Tiere haben daher spezielle sauerstoffbiindende Proteine, die sogenannten Globine, die den Sauerstoff aus den Lungen in die Organe transportieren. Ein deutsches Forscherteam identifizierte nun Erbinformation für neuee Globine.

Zu den am besten erforschten Globinen zählen das sauerstofftransportierende Hämoglobin im Blut und das sauerstoffspeichernde Myoglobin der Muskeln.

In der April-Ausgabe der Fachzeitschrift "Molecular Biology and Evolution" (1) berichtet ein Forscher-Team der Universität Mainz um den Zoologen Thorsten Burmester und den Molekulargenetiker Thomas Hankeln, daß unerwarteter weise wohl alle (!) Gewebe des Menschen ein neuartiges sauerstoffbindendes Eiweiß, Cytoglobin genannt, besitzen.

Die Autoren konnten die Erbinformation für das neue Globin kürzlich durch verfeinerte Suchen in Sequenzdatenbanken des Humangenoms identifizieren. Das Cytoglobin ist um ca. 40 Aminosäure-Bausteine länger als die bekannten Hämo- und Myoglobine. Daher ist anzunehmen, daß Cytoglobin neben einer Sauerstoffspeicherung noch weitere Funktionen wahrnimmt, wie z. B. die Messung des zellinternen Sauerstoffgehalts oder eine Entgiftung von Zellen.

Genetisch gesehen ist Cytoglobin am nächsten mit dem Myoglobin verwandt. Es scheint, daß das Myoglobin während der Evolution die muskelspezifische Variante des Cytoglobins geworden ist.

Neue Forschungen klären nun die Rolle eines weiteren Globins, des Neuroglobin: Unser Gehirn beansprucht bei nur 2% des Körpergewichtes 20% des verfügbaren Sauerstoffs. Burmester und Hankeln konnten kürzlich zeigen, daß im Gehirn des Menschen ebenfalls ein spezielles und bislang unentdecktes Globinvorkommt, das Neuroglobin(2).

Neuroglobin ist ein stammesgeschichtlich sehr altes Protein, das möglicherweise parallel zur Entstehung des Nervensystems der Tiere selbst entwickelt wurde. Sauerstoff wird vom Neuroglobin mit hoher Affinität gespeichert, vermutlich als Reserve für Zeiten eines Mangels. Amerikanische Forscher bestätigen dies (3) und zeigen, daß Neuroglobin die Nervenzellen vor Schädigung bei Sauerstoffmangel schützen kann.

(1) Mol Biol. Evol. 19, S. 416-421
(2) Nature 407, 520-523
(3) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 15306-15311

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