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Nutzen-Risiko-Bewertung von Mineralstoffen und Spurenelementen

 | 
Andrea Hartwig
, 
Beate Köberle
, 
Bernhard Michalke

Vortragsreihe

Zinkionen: Botenstoffe in der intra- und interzellulären Kommunikation

Wolfgang Maret

Résumé

Im menschlichen Körper spielt Zink eine wichtige Rolle in der Katalyse, Struktur und Regulation von mindestens 3000 Proteinen. Etwa drei Dutzend Proteine sind direkt an der zellulären Homöostase von Zink sowie am Transport und als Sensoren des Zinkspiegels beteiligt. Eine bemerkenswerte Wende in unserem Verständnis ist die Erkenntnis, dass diese Proteine nicht nur den Zinkhaushalt gewährleisten, sondern auch über die Kontrollfunktionen von Zinkionen entscheiden. Diese neue Auffassung entstand aufgrund quantitativer Daten über die Bindungsstärke von Zink an Proteine und die sich daraus ergebenden extrem niedrigen, aber nicht vernachlässigbaren Konzentrationen an “freien” Zinkionen. Sowohl proteingebundene als auch freie Zinkionen sind funktionell von Bedeutung. Die Konzentrationen von freien Zinkionen sind im pikomolaren Bereich; sie sind aber keineswegs konstant, sondern unterliegen induzierten Schwankungen, so dass Zink als Botenstoff zwischen Zellen und in den Zellen selbst wirken kann. Solche Zinksignale entstehen einerseits durch Phosphorylierung von Membrankanälen, die Zinkionen aus einem Reservoir im endoplasmatischen Retikulum freisetzen, und andererseits durch Oxidation der Schwefelliganden in Koordinationsstellen von Zink in Proteinen. Die freigesetzten Zinkionen binden an weitere Proteine und beeinflussen deren Aktivität. Ein Beispiel sind Proteintyrosinphosphatasen, die selbst keine Zinkproteine sind, aber durch pikomolare Zinkkonzentrationen gehemmt werden. Die Mitwirkung des Übergangsmetallions Zink an der Kontrolle von zellulären Phosphorylierungskaskaden ist ein neues Prinzip für die Wirkung eines Spurenelements und belegt recht eindrucksvoll, dass ein essentielles Element, das quantitativ als Spurenelement betrachtet wird, qualitativ umfassende Bedeutung hat.

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Note de l’éditeur

Kurztitel: Zink als zellulärer Botenstoff

Texte intégral

Einleitung

1Man könnte argumentieren, dass Zink eher den Mineralstoffen als den Spurenelementen zuzuordnen ist. Der Grund für diese Betrachtungsweise ist die verhältnismäßig hohe Konzentration von Zink in der Zelle und die ebenso vergleichsweise hohe Gesamtmenge im Menschen. Die Zinkkonzentration beträgt > 0,2 mM für die meisten Zellen und entspricht damit in etwa der Größenordnung von Metaboliten, wie bespielsweise ATP. Zum Vergleich: die Menge an Zink in einem Menschen mit 70 kg Gewicht ist mit 2-3 mg dem des Eisens ähnlich.

2Die Entdeckung, dass Zink essentiell für das Wachstum eines Pilzes ist, wurde von Jules Raulin, einem Schüler von Louis Pasteur, im Jahre 1869 gemacht [1]. Es dauerte fast hundert Jahre, bis Ananda Prasad im Jahre 1961 Zinkmangel beim Menschen feststellte und zeigen konnte, dass Zinkgaben das Wachstum stimulierten und die Pubertät bei Jungen, die in ihrer Entwicklung weit gegenüber ihren Altersgenossen zurückgeblieben waren, einleitete [2]. Die Biochemie des Zinks begann allerdings früher mit der Entdeckung von David Keilin (1939), dass Carboanhydrase ein Zinkenzym ist [3].

3Es ist nicht Ziel dieses Artikels die Geschichte der Zinkbiochemie vollständig zu beschreiben. Ein gerade erschienenes Buch bietet einen Überblick [4]. Es reicht festzustellen, dass seit den 1960er Jahren mit der Entwicklung von analytischen Methoden zur Reinigung von Proteinen und zur Bestimmung von Zink viele Zinkenzyme beschrieben wurden [5]. Doch die Bedeutung des Zinks in der Biologie erfuhr einen weiteren “Quantensprung” mit der Entdeckung der Zinkfingerproteine [6]. In diesen hat Zink nicht eine katalytische Funktion wie in den Zinkenzymen, sondern Zinkfingerproteine bestimmen die Struktur von Proteindomänen in einer solchen Weise, dass spezifische Wechselwirkungen mit DNA/RNA, anderen Proteinen und Lipiden möglich werden. Ein Höhepunkt in der Zinkbiologie wurde erreicht, als es vor etwa fünf Jahren gelang, durch Sequenzanalysen Metallbindungsstellen vorauszusagen und abzuschätzen, dass das menschliche Genom für über 3000 zinkhaltige Proteine kodiert [7]. Damit ist etwa jedes zehnte Protein ein Zinkprotein.

4So beeindruckend diese Entwicklung der Zinkbiochemie ist, so weisen doch neue Ergebnisse auf eine noch größere Bedeutung des Zinks hin. Gegenstand der folgenden Abhandlung ist es, diese neuen Erkenntnisse zu beschreiben, welche weitgehend darauf beruhen, dass nicht nur permanent proteingebundene Zinkionen, sondern auch Zinkionen, die freigesetzt werden und dann als Botenstoffe regulierend in das zelluläre Geschehen eingreifen, von Bedeutung sind.

Zinkionen als Botenstoffe

5Die Anfänge dieses Gebietes gehen auf die Entdeckung von hohen Zinkkonzentrationen im Hippokampus durch Helmut Maske (1955) zurück [8]. Eine Folge von Untersuchungen führte zu der Einsicht, dass Zinkionen ein Bestandteil der synaptischen Vesikel sind, von denen sie ausgeschüttet werden und als interzelluläre Botensubstanzen wirken [9]. Dieses Prinzip, dass Zellen Zink ausscheiden, wurde dann für viele andere Zellen gezeigt. Ausgiebige Übersichtsarbeiten berichten darüber [10].

6Im Folgenden will ich mich auf die Vorgänge in der Zelle beschränken. Hier zeigen Experimente in den letzten Jahren, dass auch Zinkionen, die innerhalb der Zelle freigesetzt werden, eine Funktion als Botenstoffe haben. Die Wirkung findet bei so geringen Konzentrationen statt, dass sie für Metallionen eine neue Dimension eröffnen. Zum Verständnis der Funktion als Botenstoff hat eine weitere Entwicklung entscheidend beigetragen, nämlich die Erkenntnis, dass die zelluläre Zinkhomöostase ein äußerst komplexer Prozess ist, an dem viele Proteine beteiligt sind.

7Die zelluläre Zinkhomöostase – über Biomoleküle der systemischen Zinkhomöostase wissen wir relativ wenig – zeichnet sich durch eine umfangreiche Kompartimentierung des Zinks aus. Mindestens zwei Dutzend Transportproteine sind beim Menschen für die Aufnahme und Abgabe von Zink durch die Plasmamembran und für die intrazelluläre Verteilung zu den zahlreichen Organellen verantwortlich [11,12]. Dazu kommen ein Dutzend Metallothioneine, die Zink in der Zelle verteilen und sicherstellen, dass die freien Zinkkonzentrationen gepuffert sind [13]. Schließlich sind Sensorproteine dafür verantwortlich, dass genügend Zink in chemisch verfügbarer Form vorhanden ist.

8Aufgrund der Beteiligung von Zink in so vielen Proteinen beschäftigt man sich letztendlich mit der Frage, wie, wann, und wo in der Zelle Zink für die Funktion in Proteinen bereitgestellt wird. Eine ausreichende Antwort gibt es jedoch noch nicht. Es ist ebenfalls nicht bekannt, ob die Verteilung einer Hierarchie unterliegt, die es erlauben würde, bei Zinkmangel Zink für die wichtigsten Funktionen zurückzuhalten, aber für weniger wichtige Funktionen aufzugeben. Mit der Entdeckung von Proteinen, die an der zellulären Zinkhomöostase beteiligt sind, wurde die Komplexität der Regulation von Zink aufgeklärt – an sich alleine schon ein Beweis dafür, welche Bedeutung die Zelle Zink beimisst – und es wurde deutlich, dass diese Proteine ganz spezielle Eigenschaften haben, die auf die zellulären Funktionen von Zink genau abgestimmt sind.

Regulation von Zink: Die Kontrolle der zellulären Zinkhomöostase

9Mehrere Dutzend Proteine sind an der Speicherung und Freisetzung von Zink beteiligt. Sie binden einen Überschuss an Zink und vermeiden damit unerwünschte Nebenreaktionen, transportieren Zink durch Membranen und zelluläre Kompartimente und sind ebenfalls Sensoren.

10Zehn Proteine aus der ZnT Familie (SLC30A) transportieren Zink aus dem Zytosol, während vierzehn Proteine aus der Zip Familie (SLC39A) Zink in das Zytosol transportieren [11,12]. Diese Transporter kontrollieren Zink auf subzellulärem Niveau und unterliegen selbst einer ausgiebigen Kontrolle. Leider sind Kristallstrukturen von Zip Proteinen noch nicht entschlüsselt. Allerdings ist eine Kristallstruktur des E. coli Proteins Yiip, einem Homolog der menschlichen ZnT Proteine, bekannt [14]. Yiip ist ein Zn2+/H+ Antiporter. Es ist ein Dimer mit einer Transmembrandomäne und einer zytoplasmatischen Domäne. Das Monomer bindet mehrere Zinkionen. Eine Bindungstelle zwischen den Transmembranhelices ist am Zinktransport beteiligt, während eine binukleare Bindungsstelle als Sensor für die zytosolische Zinkkonzentration dient. Mit der Zinkbindung ist ein Konformationswechsel verbunden, der den Transport von Zink durch die Transmembrandomäne ermöglicht. Metal-response element (MRE)-binding transcription factor-1 (MTF-1) ist der einzig bekannte Zinkionensensor in Eukaryonten. Das Protein kontrolliert zinkabhängige Genexpression bei erhöhten Zinkkonzentrationen [15]. Ein spezielles Paar seiner sechs Zinkfinger scheint für die Sensorfunktion verantwortlich zu sein [16].

11Metallothioneine (MT) sind ebenfalls an der Zinkhomöostase beteiligt. Der Mensch hat mindestens zwölf verschiedene Metallothioneine [13]. Die Genexpression der Mehrzahl dieser Proteine ist unter der Kontrolle von MTF-1. MT Proteine haben 60-68 Aminosäuren, wovon 20-21 Cysteine sind. MT haben zwei Eigenschaften, die verglichen mit anderen Zinkproteinen außergewöhnlich sind [17]. Zum einen binden MT bis zu sieben Zinkionen mit 20 Cysteinen. Jedoch wären 28 Cysteine notwendig, um jedes der sieben Zinkionen einzeln zu binden. Trotzdem hat jedes Zinkion vier Cysteinliganden. Dies ist aber nur möglich, indem die Schwefelatome als Brückenliganden in zwei Zink/Thiolat Clustern, Zn3S9 und Zn4S11, eingesetzt werden. Die Koordination ist den zellulären Verhältnissen durch verschiedene Bindungsstärken der Zinkionen angepasst, obwohl alle sieben Zinkionen formal die gleichen Liganden haben. Somit können MT sowohl Zinkakzeptoren als auch Zinkdonatoren sein. Die zweite Eigenschaft besteht darin, dass MT Redoxproteine sind. Zink, im Gegensatz zu Eisen und Kupfer, ist in der Zelle immer redox-inert. Allerdings können die Schwefelliganden oxidiert werden, und diese Kopplung an die Redoxchemie der Zelle erlaubt die Freisetzung und Bindung von Zinkionen aus Bindungsstellen, die thermodynamisch sehr stabil sind. Mikromolare Konzentrationen von MT bieten Zellen einen vorübergehenden Zinkspeicher mit hinreichender Kapazität und Bindungsstärke für Zink. Verglichen mit pikomolaren freien Zinkionenkonzentrationen steht der Zelle somit genügend gebundenes Zink zur Verfügung, das bei Bedarf bereitgestellt werden kann.

Das Puffern von Zink

12Wie jedes andere essentielle Metallion wird die Zinkionenkonzentration in einem ganz bestimmten Bereich reguliert, sodass Zink-spezifische Reaktionen ohne Interferenz mit anderen Metallionen stattfinden können. Die Metallionen sind gepuffert, und für dieses Puffern ist die Bindungsstärke der Proteine und anderer Liganden für Zink verantwortlich. Für Zink sind Komplexkonstanten zytosolischer Proteine im pikomolaren Bereich gemessen worden [18]. Daher ist fast alles Zink proteingebunden und die freien Zinkkonzentrationen sind entsprechend außerordentlich niedrig [19]. Mehrere Arbeitsgruppen zeigten mit verschiedenen Messmethoden, dass die freien Zinkkonzentrationen im Bereich von zehn bis zu mehreren Hunderten Pikomolar liegen. Die gesamte Zinkkonzentration einer Zelle ist allerdings ein paar hundert Mikromolar, also mindestens sechs Größenordnungen höher als diejenige der freien Zinkionen. So gering wie diese Konzentrationen auch sind, so ist das freie Zink nicht zu vernachlässigen, sondern es ist eine wichtige Substanz in der zellulären Regulation. Dabei muss man bedenken, dass die Zelle Zinkkonzentrationen in einer Weise puffert, wie das im Labor nur mit Chelatbildnern möglich ist.

13Ungefähr 30% der Pufferkapazität beruht auf Liganden mit einer Sulfhydrylgruppe [20]. Oxidation dieser Sulfhydryle unter oxidativem Stress verringert die Pufferkapazität, wodurch Zellen empfindlich gegenüber zusätzlichen Zinkionen werden. Der zelluläre Zinkpuffer ist dynamisch: dabei kann sich der pZn Wert (pZn = -log[Zn2+]), die Pufferkapazität oder beides ändern [19]. Eine Erhöhung der Zinkpufferkapazität durch eine Erhöhung der Konzentration der Zink-bindenden Liganden erlaubt der Zelle mehr Zink aufzunehmen und dabei den pZn Wert konstant zu halten. Eine Erniedrigung der Zinkpufferkapazität macht es dagegen möglich, den pZn Wert zu ändern, unter Bedingungen wie beispielsweise Zinkaufnahme oder Zinkabgabe. Je nachdem, ob die Zelle sich teilt, differenziert oder programmierten Zelltod erleidet, liegen unterschiedliche pZn Werte vor [20, 21]. Die Bedeutung dieser dynamischen Prozesse liegt darin, dass es der Zelle damit möglich wird, globale oder lokale Änderungen der Zinkkonzentration zur Kontrolle von Proteinen zu verwenden. Allerdings ist die thermodynamische Kontrolle von Zink nicht der einzige Prozess. Wenn dem so wäre, dann könnte Zink sich nur gemäß dem Gradienten in einer Richtung, nämlich zu festeren Bindungsstellen hin bewegen. Wichtig sind daher die Speicherung und das Freisetzen von Zink nicht nur von dynamischen Koordinationsstellen in Proteinen, sondern vor allem auch von zellulären Kompartimenten. Der intrazelluläre Transport zwischen verschiedenen Kompartimenten braucht viele Transporter, die auch zum Zinkpuffern einer Zelle beitragen. Ein solcher Transport von Metallionen ist allerdings ein kinetisches Phänomen, für das man im Falle des Kalziums den Namen “Muffling” (Dämpfen) eingeführt hat [22]. Indem Zinkionen vom Zytosol in ein Kompartiment überführt werden, kann die Zelle weitaus höhere Schwankungen der Zinkkonzentration hinnehmen. Zelluläres Zinkpuffern ist also eine Kombination von thermodynamischem Puffern der Liganden und kinetischem “Muffling” durch die Aktivitäten von Transportern [23]. Grundlegend ist, dass dieses Puffern nicht nur kontrolliert, dass die korrekte Zinkkonzentration in der Zelle vorliegt, sondern es erst möglich macht, dass freie Zinkkonzentrationen sich ändern können und dann zur Kontrolle von zellulären Vorgängen verwendet werden. Durch bereitgestellte Vesikel wird Zink vorübergehend gespeichert und dann bei Bedarf zur Verfügung gestellt. Hiermit scheint eine lange Diskussion beendet, nämlich dass nie ein Protein mit hoher Speicherkapazität für Zink, wie beispielsweise Ferritin für Eisen, gefunden wurde.

Zink in der Regulation: Zink(II)ionen als Botenstoffe

14Die wohl interessanteste Entwicklung in der Zinkbiologie begann mit der Erkenntnis, dass freigesetzte Zinkionen eine Funktion als Botenstoffe in der Zelle und zwischen Zellen haben. Die Bevorzugung von bestimmten Koordinationsstellen verleiht diesen Zinksignalen eine gewisse Spezifität [24]. Die Amplituden der Signale bestimmen, welche Proteine von den Signalen betroffen sind, denn diese Proteine müssen sich durch entsprechende Bindungskonstanten auszeichnen. Wenn durch bestimmte Bedingungen die Zelle stimuliert wird, dann nehmen die Zinkkonzentrationen im pikomolaren Bereich zu und erreichen maximal 1-2 Nanomolar. Höhere freie Zinkkonzentrationen sind zytotoxisch. Zink erreicht innerhalb von Minuten wieder die steady-state Konzentration, es sei denn, die Pufferkapazität ändert sich [25]. In einer Reihe von Experimenten wurden diese Schwankungen unter verschiedeneden Bedingungen gemessen, beispielsweise unter oxidativem Stress, hohen Glukosekonzentrationen, elektrischer Stimulierung, oder Verdrängung von Zink in Koordinationsstellen durch Schwermetalle wie Quecksilber. Die folgenden Abschnitte beschäftigen sich mit der Erzeugung solcher Zinksignale, deren Zielproteine und der Aufhebung der Wirkung von Zink.

Erzeugung von Zinksignalen

15Zusätzlich zu der Freisetzung von Zink von Proteinen gibt es zwei Prozesse, bei denen Zinkionen von Vesikeln freigesetzt werden. Zum einen gibt es Vesikel, die an einer Exozytose teilnehmen und Zink in den extrazellulären Raum ausschütten. Das am längsten bekannte Beispiel ist die Ausschüttung von Zink aus synaptischen Vesikeln von Nervenenden im Hippokampus in den synaptischen Spalt [26]. Das geschieht in Synapsen, die Glutamat als Botenstoff verwenden. Ein Zielprotein ist der postsynaptische N-methyl-Daspartat (NMDA) Rezeptor, den nanomolare Zinkkonzentrationen hemmen [27], aber es gibt auch andere Zielproteine, einschließlich solcher am selben Nervenende nach Zinkwiederaufnahme. Zinkfreisetzung durch Exozytose ist auch an Zellen, die keine Nervenzellen sind, beobachtet worden [28]. Dazu gehören exokrine und endokrine Drüsen, somatotrophische Zellen der Hirnanhangdrüse, pankreatische Azinarzellen, β-Zellen der Langerhans Inseln, Paneth Körnerzellen in den Lieberkühn Krypten, Zellen der Tubuloazinardrüsen der Prostata, Epithelzellen der Epididymis und Osteoblasten. Die Beladung von Vesikeln geschieht durch spezielle Transporter: ZnT3 in Nervenzellen, ZnT8 in pankreatischen β-Zellen und ZnT2 in Epithelzellen der Brust [29]. Die Beladung und Ausscheidung ist mit wichtigen physiologischen Funktionen verbunden: z.B. der Ausbildung der hexameren Struktur und Speicherform von Insulin oder der Versorgung der Milch mit Zink. Oozyten von Mäusen nehmen bedeutende Mengen an Zink im letzten Stadium der Reifung auf und hören nach der ersten meiotischen Teilung auf zu wachsen [30]. Nach der Befruchtung scheiden die Embryonen Zink in einem Prozess aus, der als “zinc sparks” (Zinkfunken) bezeichnet wird, und nehmen dann die Zellteilung wieder auf.

16Zum anderen werden freie Zinkionen in der Zelle freigesetzt. Verschiedene Wachstumshormone aktivieren Caseinkinase-2, die den Zinktransporter Zip7 phosphoryliert, was wiederum zur Ausschüttung von Zinkionen von einem Speicher im endoplasmatischen Retikulum in das Zytosol und in der Folge zur Zellproliferation führt [31]. Schwankungen von freien Zinkionen finden im mitotischen Zellzyklus statt und zeichnen sich durch zwei Maxima aus. Ein Maximum liegt in der frühen G1 Phase und ein weiteres in der S Phase [25]. Ähnliche Prozesse wurden in Form einer Ausschüttung von Zink aus Lysosomen in Interleukin 2-stimulierten T-Zellen als Bedingung zur Zellproliferation beobachtet [32]. In Makrophagen veranlasst die Stimulierung des Immunoglobulin E FcεRI Rezeptors und anschliessende Aktivierung von ERK/IP3 -abhängigen Signalen die Zinkausschüttung, ein als “zinc wave” (Zinkwelle) bezeichneter Prozess [33]. “Zinc sparks” werden in Sekunden beobachtet, während “zinc waves” in einer Zeitspanne von Minuten ablaufen. Damit haben Zinksignale nicht nur verschiedene Amplituden, sondern auch verschiedene Frequenzen.

Proteine sind Ziel von freien Zinkionen

17Räumliche Nähe scheint eine Voraussetzung für die Wirkung von Zinksignalen zu sein. Wegen ihrer hohen Affinität für Sulfhydrylgruppen sind Zinkionen klassische Hemmer von Proteinen. Was aber nicht bekannt war, ist, dass eine solche Hemmung physiologisch sehr bedeutend sein kann. Das wurde erst dadurch ersichtlich, dass bestimmte Enzyme, wie beispielsweise Proteintyrosinphosphatasen, durch pikomolare und nanomolare Konzentrationen von freien Zinkionen gehemmt werden [34]. Jedoch werden Proteintyrosinphosphatasen nicht als Zinkproteine betrachtet. Ein Grund ist, dass sie in Gegenwart von Chelatbildnern isoliert werden, um ihre enzymatische Aktivität zu erhalten. Kinetische Untersuchungen dieser Enzyme mit gepufferten Lösungen von Zinkionen ergaben eine Bindungskonstante von 27 pM für die zytoplasmatische Domäne der Rezeptorproteintyrosinphosphatase beta [35]. Am Ort der Freisetzung können die freien Zinkkonzentrationen jedoch höher sein als Konzentrationen, die sich aus dieser Gleichgewichtskonstante ergeben. Damit ist eine physiologische Hemmung dieses Enzyms sehr wahrscheinlich. Einige Proteintyrosinphosphatasen sind an die Membran des endoplasmatischen Retikulums gebunden, wo die Zinkfreisetzung stattfindet. Die Phosphorylierung von Zip7, die Hemmung der enzymatischen Aktivität von Proteintyrosinphosphatasen, und die Schwankungen der Konzentration von freien Zinkionen belegen eine Funktion von Zink in Phosphorylierungskaskaden. Die Affinität von Enzymen und Proteinen für Zink definiert eine untere und eine obere Grenzkonzentration für die Steuerung biologischer Prozesse durch Zink [36]. Vier unabhängige Beobachtungen legen diesen Bereich der Steuerung in pikomolare Konzentrationen von Zink: (i) die gemessene freie Zinkionenkonzentration und deren Schwankungen, (ii) die Bindungskonstanten von MT für Zink, (iii) die Bindungskonstanten von Zinkproteinen für Zink, und (iv) die Bindungskonstanten der Zielproteine von Zinksignalen. Die Funktionen von Zinkionen bei so geringen Konzentrationen - ein Bereich der typisch für Hormone ist - ist äußerst bemerkenswert und soweit einzigartig unter den Spurenmetallen. So erweitert Zink die Kontrollfunktionen von Metallionen - Magnesium im mikromolaren Bereich, Kalzium im nanomolaren Bereich -in den pikomolaren Bereich. Damit können diese drei Metallionen, die nicht der Redoxkontrolle unterliegen, über viele Grössenordnungen an Konzentrationen in der biologischen Kontrolle wirken.

Die Aufhebung der Zinksignalwirkung

18Metallothionein hat Bindungskonstanten für Zink genau in dem Bereich, der zur hier diskutierten Regulation notwendig ist [37]. Daher ist MT thermodynamisch keine Endstation für Zink, sondern es kann aktiv an der Verteilung von Zink durch Erzeugung und Aufhebung von Zinksignalen teilnehmen. In vitro bindet Thionein, das Apoprotein von Metallothionein, Zink und aktiviert durch Zink gehemmte Enzyme. In vivo ist weder Metallothionein ganz mit Metallionen beladen noch Thionein völlig frei von Metallionen. Der Transport von MT in Zellen und die Expression der MT Gene durch zahlreiche Signalwege machen eine Änderung der Zinkpufferkapazität möglich. Modulation der Chelatbildnerkapazität von MTs, durch Änderung entweder der totalen Menge oder des Redoxzustands von MT, ermöglicht die Kontrolle der regulatorischen Funktionen von Zinkionen. Erhöhte Zinkionenkonzentrationen induzieren MTF-1-kontrollierte Gentranskription von Thioneinen und des Zinktransporters ZnT1. Damit können überschüssige Zinkionen gebunden und Zink aus der Zelle enfernt werden.

19Zusammenfassend kann man feststellen, dass für die biologische Zinkforschung ein neues Stadium begonnen hat, von dem man sich viele neue Einsichten in die zellulären Steuerungsvorgänge verspricht und damit neue Ansätze zur Früherkennung, Vorbeugung, und Behandlung von Krankheiten, an denen Zink direkt oder indirekt beteiligt ist, wie beispielsweise Krebs, Diabetes und andere degenerative und chronische Erkrankungen.

Danksagung

20Frau Bettina Schuhn gilt mein Dank für ihr kritisches Lesen des Manuskripts.

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Auteur

King’s College London, Metal Metabolism Group, Division of Diabetes and Nutritional Sciences, School of Medicine, Franklin-Wilkins Building 3.79, 150 Stamford Street, London SE1 9NH, Großbritannien
Email: wolfgang.maret@kcl.ac.uk

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