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Vitamin A: Einbindung in den Stoffwechsel

Zelluläre Retinolbindungsproteine (CRBP-I und CRBP-II)

CRBP-I und CRBP-II waren die ersten Retinoidbindungsproteine, die entdeckt wurden. Die Primärsequenzen der beiden Moleküle weisen eine Homologie von 56 % auf, die zwischen den verschiedenen Wirbeltierspezies zu 91-96 % identisch sind. Beide Proteine können sowohl all-trans-Retinol als auch all-trans-Retinal binden, wobei das CRBP-I eine etwa 100mal höhere Affinität zu Retinol hat. Die CRBP gehören zur Familie der intrazellulären Lipidbindungsproteine (iLBP). Ein Strukturmerkmal dieser Familie ist die Bindung des Liganden innerhalb eines 10-strängigen β-Barrel. Die Hydroxy-Gruppe des Retinols ist an einen Glutamin-Rest am Boden dieses Barrel gebunden. Das an das CRBP gebunden Retinol hat eine veränderte Konformation, bei der sich der β-iononische Ring zu der vollständig gestreckten Isoprenoidkette in planarer Stellung befindet. Dadurch ergibt sich bei Messung der Absorption des Retinol/CRBP-Komplexes eine Verschiebung von 25 nm im Rotspektrum, verglichen mit dem Absorptionsspektrum freien Retinols.

CRBP-I wird im Embryo und beim Erwachsenen in vielen Geweben exprimiert, besonders in der Leber, der Niere, der Lunge und den Fortpflanzungsorganen, während CRBP-II lediglich in den reifen Enterocyten der Villi des Schleimepithels im Dünndarm vorkommt. Im Embryo wird CRBP-II außerdem in der Leber und im Dottersack exprimiert.

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Abb.1
CRBP-Dimer mit all-trans-Retinol als Ligand

PDB-Code: 1CRB

Der hohe Konservierungsgrad weist auf eine wichtige Bedeutung der CRBP für die biologische Aktivität der Retinoide hin. Retinoide besitzen aufgrund ihres amphiphilen Aufbaus detergente und damit potenziell membranolytische Eigenschaften; dies wird durch die Bindung an CRBP verhindert. Entsprechend ist auch der überwiegende Teil des sich in der Leber befindenden Retinols an CRBP und nur wenige Moleküle an zelluläre Membranen gebunden. Auch der Metabolismus des Retinals und Retinols wird durch CRBP reguliert. Manche Enzyme, die bei der Umwandlung der Retinoide aktiv sind, erkennen ihr Retinoid-Substrat nur, wenn es an CRBP gebunden ist.

Übersichtsgrafik zum "Vitamin-A-Metabolismus im Auge" auf der Einleitungsseite

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