Guanylin

Das Guanylin ist, ebenso wie das Uroguanylin ein Peptidhormon.

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Entdeckung

Das Guanylin wurde 1992 erstmals entdeckt. Es erhielt diesen Namen aufgrund seiner Eigenschaft einen bestimmten Rezeptor, die Guanylatzyklase-C (GC-C) zu aktivieren.^[1] Kurze Zeit später konnte ein weiterer Ligand dieses Rezeptors aus dem Urin von Opossum isoliert werden. Seiner Herkunft entsprechend erhielt es den Namen Uroguanylin.^[2]

Struktur

Guanylin

Das Guanylin_(101-115) des Menschen besteht aus 15 Aminosäuren in der Abfolge Pro-Gly-Thr-Cys-Glu-Ile-Cys-Ala-Tyr-Ala-Ala-Cys-Thr-Gly-Cys. Es bestehen zwei Disulfidbrücken zwischen Cys4-Cys12 und zwischen Cys7-Cys15, die für die biologische Aktivität essentiell sind. Die Summenformel lautet C₅₈H₈₇N₁₅O₂₁S₄, die Molmasse beträgt 1458,70.^[3]

Uroguanylin

Das menschliche Uroguanylin_(96-112) besteht aus 16 Aminosäuren in der Abfolge Asn-Asp-Asp-Cys-Glu-Leu-Cys-Val-Asp-Val-Ala-Cys-Thr-Gly-Cys-Leu. Auch Uroguanylin besitzt die beiden Disulfidbrücken zwischen Cys4-Cys12 und zwischen Cys7-Cys15. Die Summenformel lautet C₆₄H₁₀₂N₁₈O₂₆S₄, die molekulare Masse beträgt 1667,90.^[3]

Beide Peptidhormone sind dem Enterotoxin (STa) aus E.coli ähnlich. Die Aminosäuren-Sequenzidentät beträgt für das Guanylin 42%, für das Uroguanylin 57%.^[1][4]

Wirkungsweise

Beide Hormone werden in der gastrointestinalen Schleimhaut (Mukosa) produziert. Durch Bindung an einen intestinalen Rezeptor, die Guanylatzyklase-C (GC-C), sind beide Hormone an der Regulation des Flüssigkeits- und Elektrolythaushales sowie der Nährstoffaufnahme im Darm beteiligt. Aufgrund dieser Eigenschaft bezeichnet man sie auch natriuretische Peptide. Mit Hilfe von Kompetitionsexperimenten konnte nachgewiesen werden, daß beide Peptidhormone um die gleiche Bindungsstelle konkurrieren.^[1][2] Durch Bindung an eine extrazelluläre Ligandenbindungsstelle dieses Rezeptors wird ein Anstieg des Botenstoffes cGMP (Cyclisches Guanosinmonophosphat) in der Zelle ausgelöst. Dies führt zu einer erhöhten Sekretion von Chlorid-Ionen und zur Hemmung der Natriumchlorid-Resorption. Die Folge ist das Ausströmen von Wasser in das Darmlumen.^[5][6]

Beide Hormone zeigen eine vom pH-Wert abhängige Aktivität. Das Guanylin ist bei einem alkalischen pH-Wert aktiver, das Uroguanylin dagegen bei einem sauren pH-Bereich. Diese Aktivitätsabhängigkeit vom pH-Wert deckt sich mit dem Expressionsmuster der beiden Enzyme. So ist Guanylin vor allem vom Zwölffingerdarm (Duodenum) bis zum Dickdarm (Kolon)) zu finden, Uroguanylin kommt dagegen im gesamten Gastrointestinalttrakt, einschließlich des Magens vor.^[2][7] Darüber hinaus gelang der Nachweis von Uroguanylin in der menschlichen Niere.^[8][9]

Die dreidimensionale Struktur der Peptidhormone ^[10] wird von den hitzestabilen Enterotoxinen der in der Darmflora des Menschen angesiedelten Bakterienstämme E. coli nachgeahmt. Die Enterotoxine zeigen jedoch eine etwa hundertfach höhere Aktivität als Uroguanylin und Guanylin, was vermutlich an ihrer zusätzlichen, dritten Disulfidbrücke liegt. Aufgrund dieser immens höheren Aktivität verursachen sie einen unnatürlich starken Wasserausstrom in das Darmlumen, was schließlich zu schweren wässrigen Durchfällen führt.^[6][5]

Sonstiges

Eine dem Uroguanylin ähnliche Verbindung wird derzeit von einem biopharmazeutischen Unternehmen untersucht. Der Wirkstoffkandidat (Guanilib) soll den Weg zu einer neuen Kategorie von Verbindungen, bezeichnet als Guanylatzyklase-Rezeptor-Antagonisten (GCRA) öffnen und neue Möglichkeiten zur Behandlung von gastrointestinalen Erkrankungen sein. ^[11]

Quellen

1. ↑ ^{a b c} M.G. Currie et al.: Guanylin: an endogenous activator of intestinal guanylate cyclase. In: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.. 89, 1992, S. 947-951
2. ↑ ^{a b c} F.K. Hamra et al.: Uroguanylin: strcuture and activity of a second endogenous peptide that stimulates intestinal guanylate cyclase. In: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.. 90, 1993, S. 10464-10468
3. ↑ ^{a b} Chemikalienkatalog Peptanova
4. ↑ J: Klodt et al.: Synthesis, biological activity and isomerism of guanylate cyclase C-activating peptides guanylin and uroguanylin. In: J.Pept.Res.. 50, 1997, S. 222-230
5. ↑ ^{a b} L.R. Forte et al.: Guanylin peptides: cyclic GMP signaling mechanisms. In: Braz.J.Med.Biol.Res.. 32, 1999, S. 1329-1336
6. ↑ ^{a b} S.H.W. Chu, A.Walker: Bacterial toxin interaction with the developing intestine. In: Gastroenterology. 104, 1993, S. 916-925
7. ↑ N.S. Joo et al.: Regulation of intestinal Cl- and HCO3-secretion by uroguanylin. In: Am.J.Physiol.. 274, 1998, S. G633-G644
8. ↑ S. Fujimoto et al.: Immunhistochemical Localization of Uroguanylin in the human kidney. In: Nephron. 84, 2000, S. 88-89
9. ↑ I. Wollenschlaeger et al.: Localization of uroguanylin and guanylin in the human kidney. In: FASEB A579.10. 1999
10. ↑ U.C. Marx et al.: One peptide, two topologies: structure and interconversion dynamics of human uroguanylin isomers. In: J Pept Res.. 52, 1998, S. 229-240
11. ↑ Pressemitteilung Callisto Pharmaceuticals Inc., ISIN US1312EM1041

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