Studien zur Untersuchung der Interaktion von Häm und Hämopexin

Abstract

In hämolytischen Zuständen lysieren Erythrocyten, es tritt Hämoglobin aus und dieses setzt Häm frei. Das Eisenion von Häm kann an Fenton-artigen Reaktionen teilnehmen, die reaktive Sauerstoffspezies produzieren. Diese können DNA, Lipide und Proteine oxidativ schädigen. Zum Schutz vor Häm-induziertem oxidativen Stress, verfügt der Körper über ein Reservoir an Proteinen, die das freigesetzte Häm binden und der Zirkulation entziehen. Dazu gehört Hämopexin. Seit den 1960er Jahren wird über die exakten Bindungsstellen von Häm auf Hämopexin und die Hämbindungskapazität diskutiert. In der vorliegenden Arbeit werden diese erneut beleuchtet, da zweifelsfreie Ergebnisse nach wie vor fehlen. Mittels SPR-Spektroskopie wurde ein KD-Wert von 0,32 nM ± 0,04 nM und eine Stöchiometrie >1:1 (Häm:Hämopexin) für die Bindung von Häm an humanem Hämopexin ermittelt. Mittels Resonanz-Raman-Spektroskopie wurde für den Häm-Hämopexin-Komplex ein gemischt penta- und hexakoordinierten Konformationszustand ermittelt, was ebenfalls auf mehrere besetzte Hämbindungsstellen hinweist. Weiterhin wurden verschiedene potentielle Hämbindungsstellen mittels Hämopexin-basierten Modellpeptiden unter Benutzung von UV/Vis-, Resonanz- Raman- und CD-Spektroskopie genauer untersucht. Darauf basierend wurde ein Hämrekrutierungsmechanismus entwickelt, der mit der Bindung eines Häms an das Motiv um H260 beginnt, und in Folge einer konformationellen Änderung den Transfer des Hämmoleküls in die Bindungstasche ermöglicht. Das frei gewordene Motiv um H260 könnte ein weiteres Hämmolekül übernehmen. Das Wissen zur endgültigen Stöchiometrie des Häm-Hämopexin- Komplexes und somit der Hämkapazität des Moleküls ist von großer Bedeutung für die zukünftige Anwendung von Hämopexin in der Klinik zur Therapie von akuten, hämolytischen Zuständen. Bei einer Änderung der angenommenen Stöchiometrie wäre eine Überdenkung der Hämopexin-Dosis dringend erforderlich.