Ferritin

Ferritin
Oberflächenmodell des Maus-Ferritins (eine einzelne Untereinheit ist violett hervorgehoben) nach PDB 1LB3
Vorhandene Strukturdaten: 1fha, 2cei, 2chi, 2cih, clu, cn6, cn7, 2fha, 2iu2
Masse/Länge Primärstruktur	174/182 Aminosäuren (L/H)
Sekundär- bis Quartärstruktur	24-mer
Isoformen	L/H
Enzymklassifikation
EC, Kategorie	1.16.3.1  Oxidoreduktase
Reaktionsart	Oxidation
Substrat	4 Fe2+ + 4 H+ + O2
Produkte	4 Fe3+ + 2 H2O
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon	Lebewesen

Ferritin (FT) (lat. ferrum, ‚Eisen‘), auch Depot-Eisen, ist ein Proteinkomplex, der in Tieren, Pflanzen und Bakterien vorkommt, wo er als Speicherstoff für Eisen dient. Im Menschen findet sich Ferritin hauptsächlich in der Leber, Milz und im Knochenmark. Bei gesunden Menschen sind ca. 20 % des gesamten Eisens in Ferritin gespeichert. Mutationen der Gene, die für Ferritin-Untereinheiten codieren, können erbliche Stoffwechselerkrankungen verursachen (siehe Tabelle im Text).

Obwohl sich das meiste Ferritin innerhalb der Zellen befindet, ist die Ferritinkonzentration im menschlichen Blutserum ein aussagekräftiges Maß für den gesamten Eisenspeicher des Organismus. Die Bestimmung des Ferritinspiegels ist heutzutage Routine in der Labordiagnostik und hat vor allem bei den Diagnosen der Anämie und der Hämochromatose einen hohen Stellenwert.

Struktur und Vorkommen

Ferritine sind etwa 8 Nanometer große, mit Eisenhydroxid-Oxid gefüllte scheibenförmige Proteine, die aus 24 gleichen Proteinuntereinheiten aufgebaut sind (s. Bild). Die Untereinheiten (Apoferritin) haben eine Länge von etwa 150 bis 160 Aminosäuren im Bakterioferritin, 170 bis 180 Aminosäuren im tierischen und bis über 200 Aminosäuren im pflanzlichen Ferritin. Zusammen mit den etwa 4000 Eisenatomen wiegt ein Ferritinmolekül beim Menschen damit etwa 900 kDa.^[1]

Pflanzliches Apoferritin findet sich in zwei Isoformen in den Chloroplasten. Säugetier-Apoferritin bildet drei Isoformen; beim Mensch sind diese vorwiegend intrazellulär in den Makrophagen im Herz (H), in der Leber, der Milz, dem Knochenmark (L) und den Mitochondrien der Hoden (MT) lokalisiert. Nur ein kleiner Ferritin-Anteil liegt extrazellulär im Serum vor, dessen Eisenbeladung entspricht verhältnismässig jener des intrazellulären Ferritins.

Gen-Name (HGNC)	Genlocus	Länge (AA)	UniProt	OMIM	Pathologie
FTL	19q13.3-13.4	174	P02792	[1]	Hyperferritinämie-Katarakt-Syndrom; Neuroferritinopathie
FTH	11q12-q13	182	P02794	[2]	Eisenüberladung, autosomal dominant
FTMT	5q21.3	193	Q8N4E7	[3]

Biosynthese und biologische Funktion

Eisenionen im Zytosol binden an stets vorhandene latente mRNA, die für FTL und FTH codiert und verursachen deren Aktivierung und Bindung an Ribosomen mit folgender Translation. Bei Absinken des Eisenspiegels verliert eine bestimmte Aconitase ihre [4Fe-4S]-Cluster, agiert in der Folge als Eisenregulationsprotein (IRP) und hemmt die Ferritintranslation durch Bindung an eisenresponsive Elemente (IRE) in der Ferritin-mRNA.

Die Aufgaben des Ferritin sind Oxidation von Eisen(II), Transport von Eisen(III) in das Molekülinnere, Aufbau des Eisenminerals im Innern und Mobilisierung dieses Eisens.

Um die Höhlung des Ferritin mit Eisen zu füllen, wird poly(rC) binding protein-1 (PCBP1) als Chaperonin benötigt.^[2][3][4]

Mitochondriales Ferritin kann während pathologischer Zustände als zusätzlicher Eisenspeicher in Mitochondrien dienen. Neben Ferritin sind Hämoglobin und Hämosiderin die wichtigsten Speicherformen des Eisens im Organismus (Anteil ca. 50 bzw. 30 %).^[5]

Labordiagnostik

Referenzbereich^[6]

Umrechnung: 1 ng/ml = 1 μg/L

Säuglinge:

• Nabelschnurblut 30-276 ng/ml
• 2.-3. Woche 90-628 ng/ml
• 1. Monat 144-399 ng/ml
• 2. Monat 87-430 ng/ml
• 4. Monat 37-223 ng/ml

Kinder:

• 6 Monate-15. Lebensjahr 7-142 ng/ml

Frauen:

• 16.-50. Lebensjahr 22-112 ng/ml
• 65.-90. Lebensjahr 13-651 ng/ml

Männer:

• 16.-50. Lebensjahr 34-310 ng/ml
• 65.-87. Lebensjahr 4-665 ng/ml

Ferritinwert zu niedrig

• Eisenmangel

Ferritinwert zu hoch

• Hämochromatose
• Tumoranämie
• Infektanämie
• Thalassämie

Siehe auch

• Transferrin
• Hämosiderin
• Hämoglobin
• Funktions-Eisen

Einzelnachweise

1. ↑ Richard J. Epstein: Human Molecular Biology: An Introduction to the Molecular Basis of Health and Disease. Cambridge University Press, 2003. ISBN 052164481X S. 161
2. ↑ OMIM-Eintrag
3. ↑ H. Shi et al.: A cytosolic iron chaperone that delivers iron to ferritin. Science 320/-/2008. S. 1207-1210. PMID 18511687
4. ↑ Harrison PM, Arosio P.: The ferritins: molecular properties, iron storage function and cellular regulation. Biochim Biophys Acta. 31/1275/1996. S. 161-203. PMID 8695634
5. ↑ OMIM-Eintrag
6. ↑ Laborlexikon

Weblinks

• Ferritin tutorial (Englisch)