Molekulare Zellbiologie der hepatischen Hepcidinsekretion: Furin als Schlüsselenzym?

Einleitung: Hepcidin ist das Schlüsselhormon in der Regulation des Eisenstoffwechsels. Angeborene (genetische) oder erworbene Defekte in der Hepcidinsekretion führen zu einer Hämochromatose. Obwohl homozygote Mutationen im Hepcidin-Gen beschrieben wurden und di-genische Hämochromatosevarianten bekannt sind, stellen diese angeborenen Defekte eine Rarität dar. Da Störungen in der zellulären Sekretion von Proteinen die pathogenetische Grundlage für eine Vielzahl von Lebererkrankungen sind, ist das Ziel dieser Studie die Sekretionswege und Enzyme zu identifizieren, die Hepcidin in der Leber aktivieren und vom Pro-Protein abspalten, was die Grundlage für spezifische Pharmakologische Interventionen in diesem Stoffwechselweg darstellt.

Methodik: Um die molekulare Zellbiologie der Sekretion von Hepcidin zu verstehen, wurde Pro-hepcidin in einem rekombinanten Überexpressionssystem hergestellt und gereinigt. Kandidaten Proproteinkonvertasen wurden mittels spezfischer Protein-Interaktionsassays und Massenspektrometrie auf die Aktivität als Prohepcidinkonvertase untersucht.

Ergebnisse: Mittels biochemischer Analyse von Furin konnte eine spezifische Proproteinkonvertaseaktivität für rekombinantes Prohepcidin gefunden werden, welche sich im Gegensatz zur PHase Aktivität von Lebeextrakten auf die vorausgesagte Schnittstelle an Position 335 des Propeptides beschränkt. In Leberextrakten konnte zusätzlich eine proteolytische Aktivität für Prohepcidin an den Positionen 338 und 340 gefunden werden, was impliziert, dass die native Hepcidinproduktion in der Leber durch zusätzliche Peptidasen geschieht. Um die biologische Relevanz dieser biochemischen Studien zu validieren wurde zusätzlich die Aktivität der Prohepcidinkonvertase in Leberextrakten untersucht und das pH Optimum dieser spezifischen Enzymaktivität charakterisiert.

Diskussion: Die biochemische Charakterisierung der Prohepcidin Konvertase Aktivität in Leberextrakten suggeriert eine intrazelluläre Spaltung, weil das pH Optimum der Reaktion bei 6,5 liegt. Furin spaltet in vitro rekombinantes Prohepcidin an der konservierten Schnittstelle und ist daher der primäre Kandidat für ein Enzym der zellulären Aktivierung von Hepcidin. Die Spaltung an den Positionen 338 und 340 ist leberspezifisch und wird nicht durch Furin mediiert. Zur weiteren Charakterisierung der Bedeutung von Furin wird derzeit die Hepcidinproduktion und der Eisenstoffwechsel in konditionellen Furin knock out Mäusen untersucht.