Fibrillogenese

Fibrillogenese bezeichnet den Prozess der Bildung fibrillärer Strukturen aus löslichen Proteinvorstufen. Typischerweise umfasst der Vorgang die Polymerisierung, Faltung zu fibrillären Strukturen und gegebenenfalls Quervernetzungen, die stabile Fasern oder Netze erzeugen. Fibrillogenese findet in physiologischen Kontexten statt, etwa bei der Bildung der Extrazellulärmatrix, sowie in pathologischen Situationen, in denen Proteine fehlgefaltet oder abnormal aggregieren.

Ein bekanntes Beispiel ist die Kollagenfibrillogenese. Prokollagen wird sekretiert, N- und C-terminalen Propeptide werden gespalten, Tropokollagenmoleküle lagern sich zu Mikro- und Makrofibrillen an. Quervernetzung durch Lysyloxidase stabilisiert das Netz; Proteoglykane regulieren Fibrillendurchmesser und räumliche Organisation der Kollagenfasern.

Eine weitere Form betrifft Proteine, die zu β-Faltblatt-reichen Fibrillen assemblieren, wie bei Amyloidablagerungen. Diese Fibrillen entstehen oft nukleationsabhängig: eine Lag-Phase der Nukleation folgt einer beschleunigten Elongationsphase, gefolgt von Reifung und Vernetzung. Umweltfaktoren wie pH, Ionenstärke, Chaperone und Metallionen beeinflussen Anfangsrate und Pfad der Assemblierung.

Relevanz und Diagnostik: Physiologische Fibrillogenese trägt zur Gewebestruktur und Festigkeit der Organe bei; pathologische Fibrillenbildung ist mit Amyloidosen und fibrotischen Erkrankungen assoziiert. Nachweisverfahren umfassen Elektronenmikroskopie sowie Färbungen wie Congo Red oder Thioflavin-T; therapeutische Ansätze zielen darauf ab, die Aggregation zu hemmen oder vorhandene Fibrillen abzubauen.