S100B-Protein

Das S100B-Protein (S100B steht für: S100-Calcium-bindendes Protein B) ist ein proteinkodierendes Gen das auf Chromosom 21q22.3 lokalisiert ist. Zu den mit diesem Gen assoziierten Signalwegen gehören Toll-like-Rezeptor-7/8 (TLR7/8)-Kaskade und der Signalweg der Interleukin-1-Familie. Ein wichtiger Paralog des kodierenden Gens ist S100A1.

Das von dem S100B Gen kodierte Protein S100B ist ein kleines Zink- und Calcium-bindendes Protein, das von dem S100B-Gen kodiert wird, das auf Chromosom 21q22.3 lokalisiert ist. Es gehört zur S100-Proteinfamilie und enthält zwei EF-Hand-Kalziumbindungsmotive. S100-Proteine sind im Zytoplasma und/oder Zellkern einer Vielzahl von Zellen lokalisiert und an der Regulation zahlreicher zellulärer Prozesse wie dem Zellzyklusverlauf und der Differenzierung beteiligt (s.u. S100-Proteine/Übersicht). Die S100-Gen-Familie umfassen mindestens 13 Mitglieder, die als Cluster auf Chromosom 1q21 lokalisiert sind. Das S100B-Gen befindet sich jedoch auf Chromosom 21q22.3.

S100B wird in Astrozyten stark exprimiert und ist eines der am häufigsten vorkommenden löslichen Proteine im Gehirn darstellt (Yamaguchi F et al.).

Das S100B-Protein bindet Calcium schwach, bindet Zink jedoch sehr stark – für beide Ionen existieren auf jedem Monomer unterschiedliche Bindungsstellen mit unterschiedlichen Affinitäten (Ostendorp T et al.2011;Baudier J et al. 1984). Physiologische Konzentrationen von Kaliumionen hemmen die Bindung beider zweiwertiger Kationen, wobei insbesondere die hochaffinen Kalziumbindungsstellen betroffen sind. Wirkt als neurotropher Faktor, der die Astrozytose und die axonale Proliferation fördert. Das S100B-Protein ist an der Innervation von thermogenem Fettgewebe beteiligt, indem es als adipozytenabgeleiteter neurotropher Faktor wirkt, der die sympathische Innervation des Fettgewebes fördert. S100B Bindet an STK38 und initiiert dessen Aktivierung, indem es autoinhibitorische intramolekulare Wechselwirkungen innerhalb der Kinase aufhebt. Die Interaktion mit AGER nach einem Myokardinfarkt könnte durch Aktivierung der ERK1/2- und p53/TP53-Signalwege eine Rolle bei der Myozytenapoptose spielen. Das S100B-Protein könnte die zytoplasmatische Verarbeitung von ATAD3A unterstützen, Aggregation verhindern und die mitochondriale Lokalisierung begünstigen. Kann die kalziumabhängige Regulation vieler physiologischer Prozesse vermitteln, indem es mit anderen Proteinen, wie z. B. TPR-haltigen Proteinen, interagiert und deren Aktivität moduliert (Yamaguchi F et al. 2012).

Weiterhin könnte das S100B-Protein eine Rolle bei der Neuritenausdehnung, der Proliferation von Melanomzellen, der Stimulation von Ca²⁺-Flüssen, der Hemmung der PKC-vermittelten Phosphorylierung, der Astrozytose und der axonalen Proliferation sowie der Hemmung der Mikrotubuli-Assemblierung spielen.

Chromosomale Umlagerungen und eine veränderte Expression dieses Gens wurden mit verschiedenen neurologischen, neoplastischen und anderen Erkrankungen in Verbindung gebracht, darunter Alzheimer-Krankheit, Down-Syndrom, Epilepsie, amyotrophe Lateralsklerose, Melanom und Typ-I-Diabetes. Es spielt insofern eine wichtige Rolle bei der Alzheimer-Krankheit, der Parkinson-Krankheit, der Multiplen Sklerose, der Schizophrenie und der Epilepsie, weil die hohe Expression dieses Proteins direkt auf Astrozyten abzielt und die Neuroinflammation fördert. Unter Stressbedingungen erzeugt S100B toxische Effekte, die durch die Bindung an den Rezeptor für fortgeschrittene Glykationsendprodukte (AGE) vermittelt werden.

S100B vermittelt zudem Neuroprotektion, minimiert die Mikrogliaaktivierung und reduziert die Expression des Tumornekrosefaktors (TNF-alpha), wobei es sich jedoch um konzentrationsabhängige Mechanismen handelt. Ein erhöhter S100B-Spiegel ist nützlich für die Beurteilung der Freisetzung von Entzündungsmarkern, Stickstoffmonoxid und des durch Exzitotoxizität bedingten neuronalen Verlusts (Langeh U et al. 2021)

Zu weiteren mit S100B assoziierten Erkrankungen gehören kleinzelliger Lungenkrebs und das Gliom.

1. Baudier J et al. (1984) Purification, characterization and ion binding properties of human brain S100b protein. Biochim Biophys Acta790:164-173
2. Langeh U et al. (2021) Targeting S100B Protein as a Surrogate Biomarker and its Role in Various Neurological Disorders. Curr Neuropharmacol 19:265-277.
3. 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.
4. 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.