LAKTOFERRĪNS: STRUKTŪRA UN FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Lactoferrin , kas pazīstams arī kā apolactoferrina vai lactotransferrin, ir glikoproteīns, ko ražo daudzu zīdītāju sugām, kam ir spēja saistīt un pārsūtīšana dzelzs joniem (Fe3 +). Tas ir atrodams daudzos ķermeņa šķidrumos un ir saistīts ar dzelzi saistošo olbaltumvielu daudzumu plazmā, ko sauc par "transferīnu".

To 1939. gadā no liellopu piena izdalīja Sorensens un Sorensens, un gandrīz 30 gadus vēlāk, 1960. gadā, Johannsons noteica tā klātbūtni mātes pienā (tā nosaukums cēlonis ir tā klasifikācija kā visbagātākais dzelzi saistošais proteīns pasaulē). piens).

Laktoferrīna struktūra (Avots: Lijealso, izmantojot Wikimedia Commons)

Vēlākos pētījumos laktoferrīns tika identificēts citās eksokrīno dziedzeru sekrēcijās, piemēram, žults, aizkuņģa dziedzera sulā un tievās zarnas sekrēcijās, kā arī neitrofilu sekundārajās granulās - plazmas šūnās, kas pieder imūnsistēmai.

Šis proteīns ir atrodams arī asarās, siekalās, spermā, maksts šķidrumos, bronhu un deguna sekrēcijās un urīnā, kaut arī tas ir īpaši bagātīgs pienā (tas ir otrais lielākais proteīna koncentrācijas līmenis pēc kazeīna) un jaunpiens.

Lai arī sākotnēji tas tika uzskatīts par vienkārši olbaltumvielu ar bakteriostatisku aktivitāti pienā, tas ir proteīns ar ļoti dažādām bioloģiskajām funkcijām, lai gan ne visiem no tiem ir sakars ar tā spēju pārnest dzelzs jonus.

Laktoferrīna struktūra

Laktoferrīns, kā minēts, ir glikoproteīns ar molekulmasu aptuveni 80 kDa, kas sastāv no 703 aminoskābju atlikumiem, kuru secībai ir liela homoloģija starp dažādām sugām. Tas ir pamatproteīns, ar pozitīvu lādiņu un ar izoelektrisko punktu no 8 līdz 8,5.

N daiva un C daiva

Tas sastāv no vienas polipeptīdu ķēdes, kas ir salocīta, lai veidotu divas simetriskas daivas, kuras sauc par N daivu (atlikumi 1-332) un C daivu (atlikumi 344-703), kurām ir homologija viena ar otru no 33 līdz 41%.

Gan N, gan C daiva ir veidota no β salocītām loksnēm un alfa helikām, kas veido divus domēnus uz katru daivu, I domēnu un II domēnu (C1, C2, N1 un N2).

Abas daivas ir savienotas caur "eņģu" reģionu, kas sastāv no alfa spirāles starp atlikumiem 333 un 343, kas piešķir olbaltumvielām lielāku molekulāro elastību.

Šī proteīna aminoskābju secības analīze atklāj lielu skaitu glikozilācijas potenciālo vietu. Glikozilācijas pakāpe ir ļoti mainīga un nosaka izturību pret proteāzes aktivitāti vai ievērojami zemu pH. Visizplatītākais saharīds tā ogļhidrātu daļā ir mannoze ar aptuveni 3% heksozes cukuru un 1% heksozamīniem.

Katra laktoferrīna daiva spēj atgriezeniski saistīties ar diviem metālu joniem: dzelzi (Fe2 +, Fe3 +), varu (Cu2 +), cinku (Zn2 +), kobaltu (Co3 +) vai mangānu (Mn2 +). sinerģija ar bikarbonāta jonu.

Citas molekulas

Kaut arī ar mazāku afinitāti, tas var saistīties arī ar citām molekulām, piemēram, lipopolisaharīdiem, glikozaminoglikāniem, DNS un heparīnu.

Kad olbaltumviela ir piesaistīta diviem dzelzs joniem, to sauc par hololaktoferrīnu, savukārt, kad tas ir "brīvā" formā, to sauc par apolaktoferrīnu, un, kad tas ir saistīts tikai ar vienu dzelzs atomu, tas ir pazīstams kā monoferric laktoferrin.

Apolaktoferrīnam ir atvērta konformācija, savukārt hololaktoferrīnam ir slēgta konfigurācija, padarot to izturīgāku pret proteolīzi.

Citas laktoferrīna formas

Daži autori apraksta laktoferrīna trīs izoformu esamību: α, β un γ. Laktoferrīna-α forma tiek apzīmēta kā tāda, kurai piemīt dzelzs saistīšanās spēja un kurai nav ribonukleāzes aktivitātes. Laktoferrīna β un laktoferrīna γ formām ir ribonukleāzes aktivitāte, bet tās nav spējīgas saistīties ar metāla joniem.

Iespējas

Laktoferrīns ir glikoproteīns ar daudz lielāku afinitāti attiecībā uz dzelzs saistīšanu nekā transferīns - dzelzs transportētāja proteīns asins plazmā, kas tam dod iespēju saistīt dzelzs jonus plašā diapazonā. pH.

Tā kā tam ir tīrs pozitīvs lādiņš un tas ir sadalīts dažādos audos, tas ir daudzfunkcionāls proteīns, kas iesaistīts dažādās fizioloģiskās funkcijās, piemēram:

- Dzelzs uzsūkšanās regulēšana zarnās

- Imūnās reakcijas procesi

- ķermeņa antioksidantu mehānismi

- Darbojas kā antikancerogēns un pretiekaisuma līdzeklis

- Tas ir aizsargājošs līdzeklis pret mikrobu infekcijām

- Darbojas kā transkripcijas faktors

- Tas ir iesaistīts proteāžu nomākšanā

- Tas ir pretvīrusu, pretsēnīšu un pretparazītu proteīns

- Tas darbojas arī kā prokoagulants un tam ir ribonukleāzes aktivitāte

- Tas ir kaulu augšanas faktors.

Laktoferrīna un E. coli siderofora strukturālais attēlojums (Avots: W. Henley, izmantojot Wikimedia Commons)

Cīņā pret mikrobu infekcijām laktoferrīns darbojas divējādi:

- dzelzs atdalīšana infekcijas vietās (kas izraisa barības trūkumu infekciozos mikroorganismos, darbojoties kā bakteriostatiska viela) vai

- Tieša mijiedarbība ar infekcijas izraisītāju, kas var izraisīt šūnu sabrukšanu.

Farmakoloģiskie lietojumi

Laktoferrīnu var iegūt tieši, attīrot no govs piena, bet citas mūsdienu sistēmas ir balstītas uz tā kā rekombinantā proteīna ražošanu dažādos organismos ar vieglu, ātru un ekonomisku izaugsmi.

Kā dažu zāļu aktīvais savienojums, šo olbaltumvielu lieto kuņģa un zarnu čūlu, kā arī caurejas un C hepatīta ārstēšanai.

To lieto pret baktēriju un vīrusu infekcijām, turklāt to izmanto kā imūnsistēmas stimulantu dažu patoloģiju, piemēram, vēža, profilaksei.

Laktoferrīna avoti cilvēka ķermenī

Šī olbaltumvielu ekspresiju sākotnēji var noteikt embrionālās attīstības divās un četrās šūnās un pēc tam blastocistā līdz implantācijas brīdim.

Vēlāk tas ir redzams neitrofilos un veidošanās laikā gremošanas un reproduktīvās sistēmas epitēlija šūnās.

Šī proteīna sintēze tiek veikta mieloīdā un sekrēcijas epitēlijā. Pieaugušam cilvēkam visaugstākais laktoferrīna ekspresijas līmenis tiek noteikts mātes pienā un jaunpienā.

To var atrast arī daudzos gļotādas izdalījumos, piemēram, dzemdes, sēklu un maksts šķidrumos, siekalās, žulti, aizkuņģa dziedzera sulā, izdalījumos no tievās zarnas, deguna sekrēcijās un asarās. Ir konstatēts, ka šī olbaltumvielu līmenis mainās grūtniecības laikā un sievietēm menstruālā cikla laikā.

2000. gadā tika noteikts laktoferrīna veidošanās nierēs, kur tas tiek izteikts un izdalīts caur savākšanas kanāliņiem, un to var absorbēt tās pašas distālajā daļā.

Lielākā daļa laktoferrīna plazmas pieaugušajiem cilvēkiem nāk no neitrofiliem, kur to uzglabā īpašās sekundārajās granulās un terciārajās granulās (lai arī zemākā koncentrācijā).

Atsauces

1. Adlerova, L., Bartoskova, A., un Faldyna, M. (2008). Laktoferrīns: pārskats. Veterinarni Medicina, 53 (9), 457-468.
2. Berlutti, F., Pantanella, F., Natalizi, T., Frioni, A., Paesano, R., Polimeni, A., & Valenti, P. (2011). Laktoferrīna - dabiskas imunitātes molekulas pretvīrusu īpašības. Molecules, 16 (8), 6992-7018.
3. Brock, J. (1995). Laktoferrīns: daudzfunkcionāls imūnsistēmas regulēšanas proteīns? Imunoloģija šodien, 16 (9), 417-419.
4. Broks, JH (2002). Laktoferrīna fizioloģija. Bioķīmija un šūnu bioloģija, 80 (1), 1-6.
5. Gonzalez-Chávez, SA, Arévalo-Gallegos, S., un Rascón-Cruz, Q. (2009). Laktoferrīns: struktūra, funkcijas un pielietojumi. Starptautiskais antibakteriālo līdzekļu žurnāls, 33 (4), 301-e1.
6. Levay, PF, & Viljoen, M. (1995). Lactoferrin: vispārīgs pārskats. Haematologica, 80 (3), 252–267.
7. Naot, D., Grey, A., Reid, IR, & Cornish, J. (2005). Laktoferrīns - jauns kaulu augšanas faktors. Klīniskā medicīna un pētniecība, 3 (2), 93–101.
8. Sanchez, L., Calvo, M., & Brock, JH (1992). Laktoferrīna bioloģiskā loma. Bērnu slimību arhīvi, 67 (5), 657.