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'''Mucine''' ({{laS|''mucus''}} ‚Schleim‘), deutsch auch '''Muzine'''<ref>[[Die Rheinpfalz]] 4. Dezember 2021</ref>, sind der strukturgebende Bestandteil des [[Schleim]]s von Organismen. Diese protektiven Substanzen können von sehr vielen [[Mikroorganismus|Mikroorganismen]] (namensgebend für [[Schleimpilze]]), [[Pflanzen]] und [[Tier]]en gebildet werden. Sie können äußerlich (z. B. bei [[Prokaryoten]], [[Einzeller]]n, [[Weichtiere]]n) oder zum auskleidenden Schutz von inneren Organen auf den [[Schleimhaut|Schleimhäuten]] (''Mucosa'') dienen. Mucine sind [[Glykoproteine]], also [[Makromolekül]]e aus einer zentralen [[Protein]]kette und (langen) Seitenketten aus Zuckerverbindungen ([[Polysaccharide]]n). Die Polysaccharide verleihen den Mucinen eine hohe Wasserbindungskapazität und schützen das zentrale Protein vor [[enzym]]atischem Abbau ([[Proteolyse]]) oder Einwirkung von Säuren (im Verdauungssystem). Mucine spielen eine Rolle für die [[Diffusion|Barrierefunktion]] durch die Schleimhäute und die [[Adhäsion]].

== Benennung und Einteilung ==

Die Mucine werden funktional in zwei Gruppen eingeteilt: in ''membrangebundene'' und in ''abgesonderte'' Mucine.

Unabhängig davon werden sie beim Menschen mit dem Kürzel „MUC“, gefolgt von einer Zahl benannt beziehungsweise durchnummeriert (MUC1, MUC2, MUC3A usw.). Im Jahr 2002 waren sechzehn Mucin-Gene im Menschen bekannt: [[Mucin-1|MUC1]], MUC2, MUC3A, MUC3B, MUC4, MUC5AC, MUC5B, MUC6–9, MUC11–13, [[Cancer-Antigen_125|MUC16]] und MUC17.<ref>''Trefoils and Mucins 2002.'' In: ''International Journal of Experimental Pathology.'' 83, 2002, S. A1–A23, {{DOI|10.1046/j.1365-2613.2002.t01-1-00226.x}}.</ref>
Diese Benennung wurde jedoch kritisiert,<ref>J. Dekker et al.: ''The MUC family: an obituary.'' In: ''[[Trends Biochem Sci]].'' Band 27, 2002, S. 126–131. PMID 11893509.</ref> da sie die Existenz einer Familie von Genen suggeriert, während zwischen den Genen der verschiedenen Mucine die entsprechende [[Homologie (Genetik)|Sequenzhomologie]] oft fehlt.

Bei MUC1, MUC3A ([[Isoform]] 1), MUC3B und MUC4 handelt es sich um [[Transmembranprotein]]e, die mit ihrer extrazellulären Domäne zur [[Glykokalyx]] beitragen, MUC2, MUC5AC, MUC5B, MUC6 und MUC7 werden von den Schleimhäuten abgesondert („sekretorische Mucine“) und MUC8 lässt sich nicht eindeutig in eine dieser Kategorien einordnen.<ref>Perez-Vilar J, Hill RL: [http://www.jbc.org/cgi/content/full/274/45/31751 ''The Structure and Assembly of Secreted Mucins.''] In: ''[[J Biol Chem]].'' Band 274, Nr. 45, 1999, S. 31751–31754.</ref>

== Aufbau ==

Mucine bestehen aus einem zentralen Protein, welches in hohem Maße [[Glykosylierung|glykosyliert]], das heißt mit kovalent gebundenen [[Polysaccharide]]n versehen ist. Die Polysaccharide haben typischerweise einen Anteil von 60 bis 80 Massenprozent am Mucin. Sie haben eine sehr hohe molekulare Masse um 120×10<sup>6</sup> [[atomare Masseneinheit|Dalton]] und tragen oft durch [[Sialinsäuren|Sialyl-]] oder [[Sulfate|Sulfatgruppen]] eine hohe negative Ladung. Dieser [[anion]]ische Charakter sowie die [[Hydroxygruppe]]n innerhalb der Polysaccharide ermöglichen es den Mucinen, viel Wasser an sich zu binden, und führen so zu der gel- bzw. schleimartigen Konsistenz der Mucine. Das zentrale Protein ist reich an den [[Aminosäuren]] [[Serin]], [[Threonin]] und [[Prolin]]. Es enthält bei allen bisher bekannten Mucinen mehrere ''tandem-repeat''-Domänen, welche auch die Bereiche des Proteins sind, an denen die Polysaccharide durch ''O''-Glykosylierung an das Protein gebunden sind. Diese ''tandem-repeat''-Domänen unterscheiden die „echten“ Mucine von mucinähnlichen Glykoproteinen wie [[GlyCAM1]] oder [[MadCAM1]], die bei der Adhäsion eine Rolle spielen.<ref name="MUC1-appearance">{{Literatur |Autor=Franz-Georg Hanisch, Stefan Müller |Titel=MUC1: the polymorphic appearance of a human mucin |Sammelwerk=Glycobiology |Band=10 |Nummer=5 |Datum=2000-05-01 |Sprache=en |DOI=10.1093/glycob/10.5.439 |Seiten=439–449 |Online=http://glycob.oxfordjournals.org/cgi/content/full/10/5/439}}</ref>

[[Datei:Muzin-GalNAc.svg|miniatur|Schematische Darstellung eines Mucins, der Strich in der Mitte stellt das Protein dar, die davon abstehenden verbundenen Sechsecke die Polysaccharide. Im Ausschnitt ist die Verbindung zwischen Threonin und dem ersten Zucker, GalNAc, gezeigt<ref>Zeichnung analog R. Xu, S. R. Hanson, Z. Zhang, Y. Y. Yang, P. G. Schultz, C. H. Wong: ''Site-specific incorporation of the mucin-type N-acetylgalactosamine-alpha-O-threonine into protein in Escherichia coli.'' In: ''Journal of the American Chemical Society.'' Band 126, Nummer 48, Dezember 2004, S. 15654–15655, {{DOI|10.1021/ja044711z}}, PMID 15571382.</ref>]]
Die Polysaccharidkette beginnt normalerweise mit einem [[N-Acetylgalactosamin|''N''-Acetylgalactosamin]], welches über die Alkoholfunktion von Serin oder Threonin, das heißt über ein Sauerstoffatom mit dem Proteinrückgrat kovalent verbunden ist, und besteht aus etwa 5–10 Einfachzuckern pro Kette. Dies unterscheidet die Mucine von den meisten anderen Glykoproteinen, in denen ''N''-Acetylglucosamin über eine [[Säureamide|Amidgruppe]] mit [[Asparagin]] verbunden ist.
Der erste und wahrscheinlich ebenfalls der zweite Zucker des Oligosaccharids wird durch die Struktur des darunterliegenden Proteins bestimmt. Die weiteren Zucker sind jedoch davon unabhängig und werden vermutlich nur durch die Konzentrationen der entsprechenden [[Glycosyltransferasen|Glykosyltransferasen]] bestimmt.

Es ist wahrscheinlich, dass die einzelnen Mucine über [[Disulfide|Disulfidbindungen]] miteinander verknüpft sind, wodurch sich das Auftreten linearer Mucinketten mit etwa der zwanzigfachen Masse eines einzelnen Mucins erklären lässt.<ref>J. M. Rhodes: [http://qjmed.oxfordjournals.org/cgi/reprint/90/2/79 ''Mucins and inflammatory bowel disease.''] In: ''Q J Med'', Band 90, 1997, S. 79–82. PMID 9068798.</ref>

Die Enden der Polysaccharide sind teilweise mit Sulfatgruppen oder [[Acetylgruppe|''O''-acetylierten]] [[Sialinsäuren|Sialinsäuregruppen]] versehen, um einen Abbau der Mucine durch Bakterien zu erschweren.<ref>A. P. Corfield et al.: [http://iai.asm.org/cgi/content/abstract/60/10/3971 ''Mucin degradation in the human colon: production of sialidase, sialate O-acetylesterase, N-acetylneuraminate lyase, arylesterase, and glycosulfatase activities by strains of fecal bacteria.''] In: ''[[Infection and Immunity]].'' Band 60, Nr. 10, 1992, S. 3971–3978.</ref>

== Funktion ==

Im tierischen (und menschlichen) Körper werden Mucine von den Schleimhäuten (z. B. Augen, Bronchien, Mund, Nase, Magen, Darm) zum Schutz gegen chemische und mechanische Einwirkungen von [[Schleim|mukösen]] [[Drüse]]n sezerniert (ausgeschieden). Sie werden beispielsweise im [[Magen]] von [[Magenschleimhaut#Fundusdrüsen|Nebenzellen]] gebildet. Diese [[sezernieren]] mit [[Natriumhydrogencarbonat|Bikarbonat]] beladene Mucine (Bikarbonatbatterien, die zu dem Bikarbonatsystem des [[Verdauungstrakt|Magen-Darm-Trakts]] gehören,<ref>S. E. Miederer, O. Stadelmann: ''Physiology and physiopathology of gastric secretion.'' In: ''Med Klin.'' Band 66, 1971, S. 1587–1593. PMID 4943889.</ref>) welche [[Salzsäure]] [[Neutralisation (Chemie)|neutralisieren]]. Diese Magenschleimhautbarriere schützt den Magen vor der Säure.<ref>S. E. Miederer: ''The gastric mucosal barrier.'' In: ''[[Hepatogastroenterology]]'', Band 33, 1986, S. 89–91.</ref> Weitere Vorkommen in: [[Knorpel]], [[Sehne (Anatomie)|Sehnen]], [[Haut]], [[Blutserum|Serum]], [[Glaskörper]] und als ''Nubecula'' im [[Harn]].

MUC1, MUC2, MUC3, and MUC4 sind dabei die hauptsächlich im [[Colon]] vorkommenden Mucine.<ref>T. Shirazia et al.: [http://pmj.bmj.com/cgi/content/abstract/76/898/473 ''Mucins and inflammatory bowel disease.''] In: ''Postgrad. Med. J.'' Band 76, 2000, S. 473–478.</ref> Den größten Anteil der abgesonderten Mucine hat MUC2.<ref>{{Literatur |Autor=K. M. A. J. Tytgat et al. |Titel=Muc2 is the prominent secretory mucin in ulcerative colitis |Sammelwerk=Netherl. J. Med. |Band=47 |Nummer=2 |Datum=1995-08 |Sprache=en |DOI=10.1016/0300-2977(95)97050-Y |Seiten=41}}</ref>
Im Dünndarm ist MUC3 das hauptsächlich ausgeschiedene Mucin.<ref>D. R. Mach et al.: ''Extracellular MUC3 mucin secretion follows adherence of Lactobacillus strains to intestinal epithelial cells in vitro.'' In: ''[[Gut (Zeitschrift)|Gut]].'' Band 52, 2003, S. 827–833. {{PMC|1773687}}.</ref>

In der Medizin werden Mucine als Bestandteil von künstlichem [[Speichel]] therapeutisch eingesetzt.

== Pathologie ==

Eine erhöhte Produktion von Mucinen wird bei vielen [[Adenokarzinom]]en<ref>A. P. Singh et al.: ''MUC4 expression is regulated by cystic fibrosis transmembrane conductance regulator in pancreatic adenocarcinoma cells via transcriptional and post-translational mechanisms.'' In: ''[[Oncogene]]'', Band 26, 2007, S. 30–41. PMID 16799633.</ref> wie beispielsweise [[Kolorektales Karzinom|Darmkrebs]], [[Magenkarzinom|Magenkrebs]], [[Bauchspeicheldrüsenkrebs]], [[Bronchialkarzinom|Lungenkrebs]], [[Prostatakrebs]]<ref>A. P. Singh et al.: ''Aberrant expression of transmembrane mucins, MUC1 and MUC4, in human prostate carcinomas.'' In: ''Prostate'', Band 66, 2006, S. 421–429. PMID 16302265.</ref> oder auch [[Brustkrebs]] beobachtet. Auch bei [[Pneumologie|Lungenkrankheiten]] wie [[Asthma bronchiale|Asthma]], [[Bronchitis]] oder [[Chronisch obstruktive Lungenerkrankung|chronisch obstruktiver Lungenerkrankung]] (''COPD'') sind Mucine [[Genexpression|überexprimiert]]. Insbesondere die beiden Mucine MUC1 und MUC4 wurden und werden deshalb intensiv auf ihre [[Pathologie|pathologische]] Funktion hin untersucht. Diese Mucine sind für die [[Diagnose|Diagnostik]] potenzielle [[Tumormarker]] sowie auch Ansatzpunkte für neue Therapieformen.<ref>A. P. Singh et al.: ''Emerging roles of MUC4 in cancer: a novel target for diagnosis and therapy.'' In: ''[[Cancer Research]]'', Band 67, 2007, S. 433–436. PMID 17234748.</ref>

== Geschichte ==

Schleime oder Mucine wurden erstmals von [[Clamer Herman Hoffbauer]] (1734) beschrieben.<ref>C. H. Hoffbauer: ''De ignobili Muco Ingrato Multorum Nobilium Hospite.'' Italae, Magdeburg 1734.</ref>

Bis in die 1970er Jahre wurde der Begriff Mucin für den hauptsächlichen Glykoprotein-Bestandteil in abgesondertem Schleim verwendet, der jedoch kaum charakterisiert war. Zu diesem Zeitpunkt war der hohe Bestandteil an hauptsächlich negativ geladenen Kohlenhydraten (über 50 Massenprozent) und der hohe Gehalt an den Aminosäuren [[Threonin]] und [[Serin]] in dem Protein der Mucine bekannt. In den 1980er Jahren zeigte sich jedoch durch den Einsatz fortgeschrittener spektroskopischer Methoden (neuere Formen der [[Massenspektrometrie]] und [[Kernspinresonanzspektroskopie]]), dass Mucine eine wesentlich komplexere Glykosylierung aufweisen, als zuvor angenommen. Etwa zeitgleich wurden [[Epitop]]e auf Mucinen gefunden, welche mit [[Tumor]]en in Zusammenhang gebracht wurden.
Im Jahr 1990 wurden die DNA-Sequenzen der ersten vier Gene für Mucine entschlüsselt.<ref name="MUC1-appearance" />

== Weblinks ==
{{Commonscat|Mucins|Mucine}}

== Belege ==
<references responsive />

== Literatur ==
* Ali MS et al.: ''Major secretory mucin expression in chronic sinusitis.'' In: ''[[Otolaryngology – Head and Neck Surgery]].'' 133/2005, S. 423–8.
* Singh AP et al.: ''Inhibition of MUC4 expression suppresses pancreatic tumor cell growth and metastasis.'' In: ''Cancer Research'', 64/2004, S. 622–30.

[[Kategorie:Protein| Mucine]]
[[Kategorie:Polysaccharid| Mucine]]
[[Kategorie:Proteingruppe]]

Mucine - Versionsgeschichte

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