Elastin

Vorkommen und Eigenschaften

Elastin ist gemeinsam mit anderen Strukturproteinen Bestandteil der extrazellulären Matrix und kommt in den elastischen Fasern vieler Organe vor, unter anderem in der Lunge, der Haut, Knorpelgewebe und den Blutgefäßen.

   
SEM-Aufnahmen von elastischem Knorpelgewebe: wabenartige Struktur elastischer Fasern

Durch eine für dieses Protein einzigartige Vernetzung aus Einheiten des Vorläuferproteins Tropoelastin verleiht es den Organen Elastizität. Dabei ergänzen sich die Eigenschaften des Elastins mit denen des Kollagens, so dass die Gewebe insgesamt reißfest und dehnbar werden.

Elastin ist das hydrophobste bekannte menschliche Protein und sowohl in Wasser als auch in organischen Lösungsmitteln vollkommen unlöslich.

Einzigartige Quervernetzung in Elastin: Die Vierfach-Aminosäuren Desmosin und Isodesmosin

Im Falle des Menschen ist die Elastinsynthese bereits im frühen Kindesalter weitgehend abgeschlossen. Verringerungen der Elastizität des Körpergewebes, die einerseits mit dem Älterwerden einhergehen, andererseits infolge schwer-wiegender Erkrankungen auftreten können, sind in der Regel irreversibel.

Verschiedene extrazellulär vorkommende Proteasen stehen im Verdacht an degenerativen Veränderungen des Elastins beteiligt zu sein.

Analytische Charakterisierung

Um diese Vorgänge nachvollziehen und geeignete Therapien entwickeln zu können, ist ein genaues Verständnis der auf molekularer Ebene stattfindenden Prozesse notwendig. Zu diesem Zweck werden in vitro-Verdaue mit relevanten Enzymen durchgeführt und die Spaltprodukte identifiziert. Dazu kommen insbesondere verschiedene massenspektrometrische Techniken zum Einsatz, wie das folgende Schema verdeutlicht.

Die auf diesem Wege erhaltenen Peptidsequenzen geben Aufschluss über die Domänen Elastins, an denen die Proteasen angreifen. Mit Hilfe dieser und weiterer Informationen lassen sich gezielt Inhibitoren entwickeln, mit denen dem Abbau Elastins und damit der Schädigung der elastischen Fasern entgegengewirkt werden kann.