S100-Proteine (Übersicht)

Die S100-Familie besteht aus Calcium-bindenden Proteinen mit einer Molekülmasse von 9-13 kDa, mit EF-Hand-Motiven, die eine Vielzahl unterschiedlicher zellulärer Prozesse beeinflussen. Dieses Ca²⁺-sensitive Regulationsnetzwerk bildet eine Schnittstelle von Zellstruktur, Differenzierung und Entzündung—mit besonderer Bedeutung in Epithelien (Haut) und Immunreaktionen. S100-Proteine wirken intra- und extrazellulär als Ca²⁺-Sensoren/Modulatoren und regulieren u. a. Zytoskelett, Enzymaktivität, Zellproliferation und Entzündungsantworten.

Zu den S100 Proteinen gehören beim Menschen mindestens 25 Mitglieder, die in unterschiedlichsten Zelltypen exprimiert werden. Die Mitglieder der S100 Familie sind wie folgt benannt: S100A1–S100A16, plus S100B, S100P, S100Z, S100G (Calbindin D9k). Sie bilden häufig Homo- oder Heterodimere. Ein Großteil ist dem Epidermal Differentiation Complex (EDC) auf Chromosom 1q21 zugehörig:

S100B: in Astrozyten, Adipozyten, Melanozyten und Chondrozyten.

• S100A1: in Kardiomyozyten, in Zellen der Speicheldrüsen, in Nieren- und Muskelzellen, in Nervenzellen des Hippocampus.
• S100A2: in Epithelien
• S100A4 (FSP1): Fibroblasten und Tumorzellen 
• S100A6: in Bindegewebszellen und Muskelzellen.
• S100A7A (Psoriasin): ein kalziumbindende EF-Hand-Protein das in Psoriasis-Keratinozyten überexprimiert ist. 
• S100A8 und S100A12: in erster Linie in Phagozyten. Die Serumkonzentration korreliert mit der Aktivität entzündlicher Erkankungen.
• S100A9: Screeningparameter für das Prostatakarzinom.
• S100A12: Granulozyten
• S100A15: In der normalen Epidermis wird S100A15 von basalen und differenzierten Keratinozyten, Melanozyten und Langerhans-Zellen der Epidermis exprimiert. Innerhalb der "Pilosebaceous Unit" findet sich S100A15 in der inneren und äußeren Wurzelscheide und in der Basalschicht der Talgdrüse. In der Dermis wird S100A15 von dendritischen Zellen, glatten Muskelzellen, Endothelzellen und Fibroblasten zur Steuerung der Geweberegeneration produziert.
• S100B: Gliazellen und Melanozyten
• S100P: Epithelien

Funktionelle Hauptachsen

Intrazellulär

• Regulation von Zytoskelett/Adhäsion (z. B. Aktin-Dynamik)
• Zellzyklus/Proliferation, Differenzierung
• Enzym- und Transkriptionskontrolle

Extrazellulär („Alarmins/DAMPs“)

• Freisetzung bei Stress/Schaden
• Aktivierung von RAGE und TLR-Signalwegen
• Entzündung, Chemotaxis, Immunmodulation

Immunhistochemie: S100 (pan S100) dient als sensibler und häufig eingesetzter Marker. Auf Grund der geringen Größe der S100-Proteine ist eine Formalinfixierung zur Darstellung im Gewebe notwendig. Aus Kryostatschnitten und unzureichend fixiertem Gewebe kann es herausgewaschen werden. Die S100-Darstellung kann nukleolär oder zytoplasmatisch sein. S100 markiert: Melanozyten und Naevuszellen, Langerhans-Zellen, Schwann-Zellen, Myoepithelien, Knorpelzellen u.a. es ist der wichtigste Marker bei desmoplastischen melanozytären Tumoren.   

S100 i.S (Melanomscreening): bei malignen Melanomen findet sich häufig auch dann noch eine serologische S100-Positivität, wenn andere melanozytäre Marker auf Grund einer fortschreitenden Entdifferenzierung nicht mehr gebildet werden. Speicheldrüsentumoren und Tumoren der ekkrinen Schweißdrüsen zeigen häufig ebenfalls eine Expression von S100.

Merke! Für das Melanomscreening sind weniger die Absolutwerte als die Verlaufsschwankungen von Bedeutung.

1. Baudier J et al. (1984) Purification, characterization and ion binding properties of human brain S100b protein. Biochim Biophys Acta790:164-173
2. Granata M et al. (2019) S100A7, Jab1, and p27kip1 expression in psoriasis and S100A7 CRISPR-activated human keratinocyte cell line. J Cell Biochem 120:3384-3392.
3. Hantschke M et al. (2016) Immunhistologische Techniken. In: L. Cerroni et al. Histopathologie der Haut. Springer Verlag Berlin-Heidelberg S. 33.
4. Langeh U et al. (2021) Targeting S100B Protein as a Surrogate Biomarker and its Role in Various Neurological Disorders. Curr Neuropharmacol 19:265-277.
5. Lu Z et al. (2021) S100A7 as a potential diagnostic and prognostic biomarker of esophageal squamous cell carcinoma promotes M2 macrophage infiltration and angiogenesis. Clin Transl Med 11:e459.
6. Ostendorp T et al.(2011) The crystal structures of human S100B in the zinc- and calcium-loaded state at three pH values reveal zinc ligand swapping. Biochim Biophys Acta 1813:1083-1091.
7. Sedagath F et al. (2008) S100 protein family and its application in clinical practice. Hippocratia 12: 198-204
8. Watson PH et al. (1998) Psoriasin (S100A7). Int J Biochem Cell Biol 30:567-571.
9. Yamaguchi F et al. (2012) S100 proteins modulate protein phosphatase 5 function: a link between CA2+ signal transduction and protein dephosphorylation. J Biol Chem 287:13787-1398.