Annexin

Die Membranen von Zellen sind häufig schädigenden Einflüssen ausgesetzt: Schädigungen können beispielsweise durch mechanische Belastung auftreten. Besonderer mechanischer Belastung ausgesetzt sind Muskel-, Epithel- und Endothelzellen.

Auch freie Radikale und (bakterielle) Toxine sind häufige Ursachen einer Membranschädigung, insbesondere bei Erythrozyten, Thrombozyten und Zellen des Immunsystems.

Eine Schädigung der Zellmembran resultiert wegen der Konzentrationsunterschiede zwischen Extra- und Intrazellulärraum in einem Calciumeinstrom und einem Proteinausstrom aus der Zelle. Um das Membranpotential, welches essentiell für die Zellfunktion ist, hierdurch nicht zu gefährden, ist es notwendig, den Membrandefekt innerhalb kürzester Zeit zu schließen. Hierbei spielen die Annexine eine sehr wichtige Rolle.

Annexine können an die negativ geladenen Glycerophospholipide binden, die Bestandteil der Zellmembran sind. Dies tun sie abhängig von der intrazellulären Calciumkonzentration: Bei einer Ruhecalciumkonzentration sind die Annexine im Zytoplasma lokalisiert. Kommt es durch einen Membrandefekt zu einem Calciumeinstrom und infolgedessen zu einem Anstieg der Calciumkonzentration, können die Annexine dort an die Glycerophospholipide binden. Dies führt dazu, dass kleine Zellmembranfalten fusionieren und der Defekt geschlossen werden kann.

Nach der Reparatur der Membranläsion wird das eingeströmte Calcium aus der Zelle herausgepumpt, die Calciumkonzentration sinkt auf die Ausgangskonzentration und die Annexine lösen sich wieder von der Zellmembran.

Die Annexine sind eine große Proteinfamilie, von der beim Menschen 12 Isoformen bekannt sind. Diese Isoformen unterscheiden sich in ihrer Calciumsensitivität und darin, welche Lipiddomänen sie bevorzugt binden.

Indem die verschiedenen Annexin-Isoformen bei unterschiedlichen Calciumkonzentrationen aktiv werden, kann die Zelle abgestuft auf Schädigungen reagieren: Bei einem Anstieg der Calciumkonzentration binden zunächst die Annexine mit einer hohen Calciumsensitivität an die Membran. Kann der Defekt nicht behoben werden und die Calciumkonzentration steigt weiter an, werden weitere Annexine mit niedrigerer Affinität für Calcium sukzessiv aktiv.