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{{Dieser Artikel|beschäftigt sich mit dem toxischen Lektin Abrin aus ''Abrus precatorius''. Für die gleichnamige Aminosäure siehe [[N-Methyl-L-tryptophan]].}}
{{Infobox Protein
| Name = Abrin a (''Abrus precatorius'')
| Bild = Abrin-a.png
| Bild_legende = Strukturmodell nach {{PDB|1abr}}. In blau ist die A-Kette, in oliv die B-Kette hervorgehoben
| PDB = {{PDB2|1abr}}
| Groesse = 518 = 251+267 Aminosäuren (A+B)
| Kofaktor =
| Precursor =
| Struktur = A+B-Kette
| Isoformen =
| HGNCid =
| Symbol =
| AltSymbols =
| OMIM =
| UniProt = P11140
| MGIid =
| CAS =
| CASergänzend =
| ATC-Code = 
| DrugBank =
| Wirkstoffklasse =
| TCDB =
| TranspText =
| EC-Nummer = 3.2.2.22
| Kategorie = Glykosidase
| Peptidase_fam =
| Inhibitor_fam =
| Reaktionsart = Hydrolyse einer N-glykosidischen Bindung
| Substrat = 28S-rRNA
| Produkte = defektes Ribosom
| Homolog_fam = NV
| Taxon =
| Taxon_Ausnahme =
| Orthologe =
}}

'''Abrin''' ist ein pflanzliches [[Toxin]] der [[Paternostererbse]] (auch: ''Abrusbohne'', ''Abrus precatorius'') und zählt zu den tödlichsten Giften überhaupt. Die tödliche Dosis wird je nach Verabreichungsweg auf ca. 0,1 bis 1000 µg/kg Körpergewicht geschätzt.<ref name="Dickers et al. (2003)">{{Literatur |Autor=K. J. Dickers, S. M. Bradberry, P. Rice, G. D. Griffiths, J. A. Vale |Titel=Abrin poisoning |Sammelwerk=Toxicol Rev |Band=22 |Nummer=3 |Datum=2003 |Seiten=137–142 |PMID=15181663}}</ref><ref name="Johnson et al. (2009)" /> Chemisch ist Abrin ein [[Lektin]] und ist mit dem [[Ricin]] von [[Ricinus communis]] verwandt. Abrin ist ein [[Inhibitor|Hemmstoff]] der [[Proteinbiosynthese]].

== Vorkommen ==
[[Datei:Abrus precatorius pods.jpg|mini|links|Samen der Paternostererbse (rot), Quelle von Abrin]]
Das Toxin Abrin wird in der Natur ausschließlich von der Paternostererbse gebildet. In den Samen der Paternostererbsen ist 0,08 % Abrin enthalten. Das Toxin liegt im Inneren der Samen vor und ist von der [[Samenschale]] vor einer Freisetzung geschützt. Wird die Samenschale verletzt oder zerstört (z. B. durch Kauen), kann das in den Samen enthaltene Toxin freigesetzt werden.

== Gewinnung ==
Für die Isolierung von Abrin sind in der Literatur verschiedene Methoden beschrieben worden.<ref name="Olsnes S (1978)">{{Literatur |Autor=S. Olsnes |Titel=Toxic and nontoxic lectins from Abrus precatorius |Sammelwerk=Meth. Enzymol. |Band=50 |Datum=1978 |Seiten=323–330 |PMID=661585}}</ref><ref name="Olsnes S (1976)">{{Literatur |Autor=S. Olsnes |Titel=Abrin and ricin: structure and mechanism of action of two toxic lectins |Sammelwerk=Bull Inst Pasteur |Band=74 |Datum=1976 |Seiten=85–99}}</ref><ref name="Lin et al. (1981)">{{Literatur |Autor=J. Y. Lin, T. C. Lee, S. T. Hu, T. C. Tung |Titel=Isolation of four isotoxic proteins and one agglutinin from jequiriti bean (Abrus precatorius) |Sammelwerk=[[Toxicon]] |Band=19 |Nummer=1 |Datum=1981 |Seiten=41–51 |PMID=7222088}}</ref> Im Allgemeinen basieren sie auf einer wässrigen Extraktion des Proteins im sauren [[PH-Wert|pH-Bereich]] gefolgt von verschiedenen Aufreinigungsschritten. Fremdproteine können mit Hilfe der [[Affinitätschromatographie]] an [[Sepharose]] 4B abgetrennt werden. Zur Abtrennung der [[Abrusagglutinin]]e eignet sich die [[Ionenaustauschchromatographie]] oder die Zentrifugation in einem Saccharosegradienten. Die Ausbeute ist auf Grund des geringen Gehalts an Abrin in den Samen beschränkt.<ref name="Dickers et al. (2003)" />

Das toxische Prinzip des Abrins, die A-Kette von Abrin a, kann biotechnologisch mit Hilfe gentechnisch veränderter [[Escherichia coli|E.-coli-Bakterien]] produziert werden.<ref name="Hung et al. (1994)">{{Literatur |Autor=C. H.Hung, M. C. Lee, J. K. Chen, J. Y. Lin |Titel=Cloning and expression of three abrin A-chains and their mutants derived by site-specific mutagenesis in Escherichia coli |Sammelwerk=[[Eur J Biochem]] |Band=219 |Nummer=1–2 |Datum=1994 |Seiten=83–87 |PMID=8307038}}</ref>

== Biochemie ==
=== Biochemische Eigenschaften ===
[[Datei:Alignment Abrin Ricin.png|mini|links|hochkant=0.7|Vergleich von [[Ricin]] (Blautöne) und Abrin (Rottöne). Die beiden Proteine weisen eine hohe Ähnlichkeit auf.]]
Abrin ist in isolierter und gereinigter Form ein weißes bis bräunlich-gelbes Pulver. Es ist wasserlöslich und hitzeempfindlich.

Chemisch ist Abrin ein Stoffgemisch, welches weiter in die vier [[Isotoxin]]e (Abrin a, b, c und d) unterteilt werden kann. Gelegentlich wird auch das [[Biochemie|biochemisch]] völlig verschiedenartige und untoxische Abrushämagglutinin als fünftes Protein unter der Sammelbezeichnung Abrin miterfasst.

Abrin a ist das wirksamste der vier toxischen Proteine. Es wird durch ein [[intron]]freies [[Gen]] kodiert. Das Primärprodukt der Proteinbiosynthese, das Präproabrin, besteht aus einer Signalpeptidsequenz, den Aminosäuresequenzen für die Untereinheiten A und B und einem Linker. Das aus 528 Aminosäuren bestehende und etwa 65 kDa große Abrin-a-Molekül wird nach Abspaltung einer Signalpeptidsequenz und [[Posttranslationale Modifikation|posttranslationalen Modifikationen]], wie [[Glycosylierung]] und [[Disulfidbrücke]]nbildung, im [[Endoplasmatisches Retikulum|Endoplasmatischen Reticulum]] (ER) gebildet. In seiner Struktur ist Abrin a dem Ricin des Wunderbaums verwandt.

== Toxikologie ==
Vergiftungssymptome sind [[Durchfall]], [[Erbrechen]], [[Kolik]], [[Tachykardie]] (Pulsbeschleunigung) und [[Tremor]] (Schütteln). Der Tod tritt nach Tagen durch [[Niere]]nversagen, [[Herz]]versagen und/oder [[Atemlähmung]] ein.

=== Toxizität ===
Die [[Toxizität]] von Abrin ist von der Art der Verabreichung abhängig. Über die Höhe der tödlichen Dosis beim Menschen nach oraler Aufnahme existiert kein Konsens. Zwar wird angenommen, dass die Einnahme von bereits 0,1 bis 1 µg/kg Körpergewicht bzw. der Verzehr eines einzigen Samen der Paternostererbse tödlich sein können, doch diese Angaben sind nicht hinreichend belegt.<ref name="Dickers et al. (2003)" /> Anderen Schätzungen zufolge beträgt der LD50-Wert zwischen 10 und 1000 µg/kg und ist mit dem des Ricins vergleichbar.<ref name="Johnson et al. (2009)">{{Literatur |Autor=R. C. Johnson, Y. Zhou, R. Jain, S. W. Lemire, S. Fox, P. Sabourin, J. R. Barr |Titel=Quantification of L-abrine in human and rat urine: a biomarker for the toxin abrin |Sammelwerk=Journal of Analytical Toxicology |Band=33 |Nummer=2 |Datum=2009-04 |Seiten=77–84 |DOI=10.1093/jat/33.2.77 |PMID=19239732}}</ref>

Deutlich toxischer ist Abrin nach intravenöser Verabreichung. Die tierexperimentell ermittelten LD50-Werte variieren in Abhängigkeit von der Tierart zwischen 0,03 und 0,06 µg/kg beim Kaninchen und 1,25 bis 1,3 µg/kg beim Hund.<ref name="Fodstad et al. (1979)">{{Literatur |Autor=O. Fodstad, J. V. Johannessen, L. Schjerven, A. Pihl |Titel=Toxicity of abrin and ricin in mice and dogs |Sammelwerk=[[J Toxicol Environ Health]] |Band=5 |Nummer=6 |Datum=1979 |Seiten=1073–1084 |PMID=529341}}</ref> In [[Klinische Studie|klinischen Studien]] an Krebspatienten wurden bis zu 0,3 µg/kg i.v. eines Abrin-Immunotoxins ohne schwerwiegende toxische Symptome vertragen.

Relevant ist ebenfalls die Toxizität von Abrin nach [[Inhalation]]. Bei [[Ratten]] liegt die LD50 für diesen Aufnahmeweg bei 3,3 µg/kg.<ref name="Griffiths et al. (1995)">{{Literatur |Autor=G. D. Griffiths, P. Rice, A. C. Allenby et al. |Titel=Inhalation toxicology and histopathology of ricin and abrin toxins |Sammelwerk=[[Inhal Toxicol]] |Band=7 |Datum=1995 |Seiten=269–288}}</ref> Dem gegenüber gibt es keine Hinweise auf eine Toxizität nach Hautkontakt.

=== Wirkweise (Toxikodynamik) ===
In seiner Wirkweise gleicht Abrin dem Ricin. Abrin gehört wie Ricin zur Gruppe der Ribosomeninaktivierenden Proteine (RIP) des Typs 2 (RIP-II). Seine toxische Wirkung ist auf einen mehrstufigen Prozess zurückzuführen, welcher eine Zellbindung, einen Transport durch die Zelle, eine Aktivierung im Endoplasmatischen Reticulum (ER) und letztlich eine fatale Hemmung der Proteinbiosynthese einschließt. Im Vergleich mit Ricin ist Abrin die potentere proteinbiosynthesehemmende Substanz.<ref name="Griffiths et al. (1994)">{{Literatur |Autor=G. D. Griffiths, C. D. Lindsay, D. G. Upshall |Titel=Examination of the toxicity of several protein toxins of plant origin using bovine pulmonary endothelial cells |Sammelwerk=[[Toxicology]] |Band=90 |Nummer=1–2 |Datum=1994-05 |Seiten=11–27 |PMID=8023336}}</ref>

Die B-Kette des Abrins, welches als [[Haptomer]] fungiert, ermöglicht die unspezifische Bindung an [[Glycoprotein]] der [[Zelloberfläche]]. Zusätzlich kann Abrin spezifisch an Zellen, die den [[Mannoserezeptor]] tragen, binden. Da dieser [[Rezeptor (Biochemie)|Rezeptor]] in besonders hoher Dichte auf Zellen des [[Retikulohistiozytäres System|retikulohistiozytären Systems]] vorkommen, ist insbesondere dieses System von der Toxizität des Abrins betroffen. Sowohl die spezifische als auch die unspezifische Bindung führen zu einer Aufnahme von Abrin in die Zelle durch [[Endozytose]], verbunden mit einem Transport von der [[Zellmembran]] in das Endoplasmatische Reticulum (ER) und einer Aktivierung der A-Kette durch Abspaltung der B-Kette. Die in die Zelle aufgenommene aktivierte A-Kette des Abrins, das [[Effektomer]], hemmt die Proteinbiosynthese, indem es ein [[Adenin]] (A4324) der 28S-rRNA der [[Ribosom]]en abspaltet.<ref name="Dickers et al. (2003)" />

=== Toxikokinetik ===
Zur [[Toxikokinetik]] von Abrin liegen nur wenige und zum Teil kontroverse Informationen vor. Auf Grund seiner biochemischen Eigenschaften und seiner Ähnlichkeit mit Ricin wird angenommen, dass Abrin im [[Magen-Darm-Trakt]] zumindest teilweise abgebaut wird.<ref name="Lin et al. (1970)">{{Literatur |Autor=J. Y. Lin, C. L. Kao, T. C. Tung |Titel=Study on the effect of tryptic digestion on the toxicity of abrin |Sammelwerk=Taiwan Yi Xue Hui Za Zhi |Band=69 |Nummer=2 |Datum=1970 |Seiten=61–63 |PMID=5270832}}</ref> Die Molekülgröße schränkt zudem die Aufnahme durch den Magen-Darm-Trakt ein. Dennoch bestätigen die zahlreichen Todesfälle nach Verzehr von Paternostererbsensamen, dass zumindest ein kleiner Teil des Toxins über den Magen-Darm-Trakt in den systemischen Kreislauf aufgenommen werden kann.<ref name="Dickers et al. (2003)" />

Tierexperimentelle Studien an der Maus zeigen eine Anreicherung von Abrin nach [[Injektion (Medizin)|Injektion]] in [[Leber]], [[Niere]]n, [[Milz]], Blutzellen, [[Lunge]] und [[Herz]]. Die Ausscheidung erfolgt nach proteolytischer Spaltung über die Nieren und den [[Urin]].<ref name="Fodstad et al. (1996)">{{Literatur |Autor=Ø. Fodstad, S. Olsnes, A. Pihl |Titel=Toxicity, distribution and elimination of the cancerostatic lectins abrin and ricin after parenteral injection into mice |Sammelwerk=[[Br J Cancer]] |Band=34 |Datum=1976 |Seiten=418–425}}</ref>

== Verwendung ==
=== Medizinische Anwendung ===
Verschiedene Pflanzenteile der Paternostererbse, einschließlich der Samen, finden in der traditionellen [[Ayurveda|ayurvedischen Medizin]] Anwendung.<ref name="Khare (2004)">{{Literatur |Hrsg=C. P. Khare |Titel=Indian Herbal Remediess: Rational Western Therapy, Ayurvedic, and Other Traditional Usage, Botany |Verlag=Springer |Datum=2004 |Seiten=4–5}}</ref> Darüber hinaus besitzt Abrin, als freies Toxin oder als [[Immunotoxin]] in Komplex mit einem [[Antikörper]], zumindest unter experimentellen Bedingungen eine Antitumorwirkung auf verschiedene Krebsformen.<ref name="Pastan & Kreitman (1998)">{{Literatur |Autor=I. Pastan, R. J. Kreitman |Titel=Immunotoxins for targeted cancer therapy |Sammelwerk=[[Adv Drug Deliv Rev]] |Band=31 |Nummer=1–2 |Datum=1998-04 |Seiten=53–88 |PMID=10837618}}</ref> Im Jahr 1891 war es [[Paul Ehrlich]] gelungen, Mäuse mit „Antiabrin“ gegen dieses Gift zu immunisieren.<ref>[[Paul Diepgen]], [[Heinz Goerke]]: ''[[Ludwig Aschoff|Aschoff]]/Diepgen/Goerke: Kurze Übersichtstabelle zur Geschichte der Medizin.'' 7., neubearbeitete Auflage. Springer, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1960, S. 48.</ref>

=== Potenzielle Verwendung als Biowaffe ===
Auf Grund seiner hohen Toxizität und der Möglichkeit der Verarbeitung in ein [[Aerosol]] ist eine Verwendung von Abrin als [[Biowaffe]] prinzipiell möglich.<ref name="Dickers et al. (2003)" /> Dem gegenüber steht der geringe Ertrag, welcher einen größeren Einsatz ausschließt. Abrin ist in den USA als sogenanntes [[Selected Agent]], eine Substanz mit einer potenziellen Gefahr für die öffentliche Sicherheit und Gesundheit, eingestuft. In Deutschland unterliegt Abrin im Gegensatz zu Ricin nicht dem [[Kriegswaffenkontrollgesetz]].

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Abrin}}
* [http://www.welt-der-wappen.de/Apotheke/Gifte/Abrin.htm Tödliche Samen: Paternostererbse]

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Glykosidase]]
[[Kategorie:Pflanzliches Gift]]
[[Kategorie:Lektin]]
[[Kategorie:Biologische Waffe]]

Abrin - Versionsgeschichte

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