Lexikon der Biologie: fibroblast growth factor
fibroblast growth factor m, Abk. FGF, Bezeichnung für eine Gruppe Heparin bindender Wachstumsfaktoren, der 7 nahe verwandte monomere Proteine angehören (saurer FGF [FGF-1], basischer FGF [FGF-2], int-2 [FGF-3], hst/kFGF [FGF-4], FGF-5, FGF-6, KGF), die auf der Proteinebene eine Homologie von 30–55% aufweisen und deren Genstruktur sehr ähnlich ist. Sie wirken mitogen auf viele mesodermale und neuroektodermale Zellen, fördern aber auch die Differenzierung einiger dieser Zellen und sind maßgeblich an der Angiogenese (Blutgefäßbildung) beteiligt. Die bekanntesten Vertreter sind der basische und der saure FGF (Synonyme: vgl. Infobox ), deren Homologie auf der Proteinebene bei 53% liegt. 1) der basische FGF (Abk. bFGF) ist ein u.a. von Hirngewebe (Gehirn), Hypophyse, Placenta, Netzhaut, Thymus, adrenergen Drüsen, Endothelzellen, Makrophagen und Tumorzellen (Tumor) gebildetes Protein. Freisetzung und Aktivierung des bFGF erfolgen bei Entzündungsreaktionen (Entzündung), Verletzungen und tumorösen Prozessen. Der bFGF wirkt wie alle FGF mitogen auf mesodermale und neuroektodermale Zellen, fördert die Konversion von Fibroblasten zu Adipocyten, hemmt die Dedifferenzierung von Chondrocyten, Myoblasten und vaskulären Endothelzellen, spielt eine wichtige Rolle bei der Wundheilung und Geweberegeneration, stimuliert das Wachstum von Tumorzellen und ist in der Embryonalentwicklung an der Ausbildung des Mesoderms beteiligt. Daneben verzögert bFGF z.B. die Seneszenz von Zellen, induziert die Expression verschiedener Gene (auch von Onkogenen wie c-myc- und des c-fos; Genexpression) und moduliert die Freisetzung von Hormonen (z.B. Steroidhormonen). bFGF umfaßt 155 Aminosäuren mit einer relativen Molekülmasse von 16000 und ist nicht glykosyliert; daneben existieren 2 Varianten mit einer Länge von 131 bzw. 146 Aminosäuren. Das den bFGF codierende Gen ist ca. 38 kb lang, besitzt 3 Exonen und ist beim Menschen auf Chromosom 4 lokalisiert. Der pH des isoelektrischen Punkts des bFGF liegt bei 9,6; bei pH <4 verliert er seine biologische Aktivität. Ab einer Konzentration von 10–20 pM kann durch weitere Konzentrationserhöhung keine weitere Wirkungssteigerung mehr erreicht werden. 2) der saure FGF (Abk. aFGF) ist ein von Hirngewebe und Retina gebildetes Protein aus ca. 140 Aminosäuren und mit einer relativen Molekülmasse von 14000–15000. Der aFGF wird durch ein 19 kb langes Gen mit 3 Exonen codiert, das beim Menschen auf Chromosom 5 lokalisiert ist. Der pH des isoelektrischen Punkts liegt bei 5–5,9. Der saure FGF bindet in vitro an dieselben Rezeptoren wie der basische FGF und hat nahezu dieselben Effekte. – Die biologische Aktivität von FGF wird über eine Familie spezifischer glykosylierter FGF-Rezeptoren vermittelt, die auf FGF-sensitiven Zellen mit einer Dichte von 2·103–105/Zelle exprimiert werden und den sauren und den basischen FGF mit einer Dissoziationskonstanten von 2–15 · 10–11 M binden. Sie bestehen aus einem extrazellulären Anteil mit 3 Immunglobulinen-Domänen (Immunglobulin-Superfamilie), einem Membrananteil und einem intrazellulären Bereich mit Tyrosin-Kinase-Aktivität (Tyrosin-Kinase). Für die volle biologische Aktivität ist neben der Bindung an den Rezeptor außerdem ein Kontakt zum Heparansulfat der extrazellulären Matrix notwendig. Die Wirkung von bFGF und aFGF kann mit Suramin oder Protamin gehemmt werden. – Die Beteiligung insbesondere des sauren fibroblast growth factors (FGF-1) an der Angiogenese ist Ausgangspunkt verschiedener Therapieansätze. Beispielsweise soll gentechnisch gewonnener FGF-1 in Zukunft ergänzend bei Bypass-Operationen eingesetzt werden oder solche Eingriffe ganz obsolet machen; umgekehrt könnten Hemmstoffe gegen FGF-1 die Ausbildung von Blutgefäßen zur Versorgung von Tumoren verhindern. Chromosomenkarte ( Chromosomenkarte I
Chromosomenkarte II
Chromosomenkarte III
Chromosomenkarte IV
), Cytokine, Onkogene (Tab.).
S.G./M.B.
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