Lektin - Lectin
Lektiny jsou proteiny vázající sacharidy , které jsou vysoce specifické pro skupiny cukrů, které jsou součástí jiných molekul, takže způsobují aglutinaci konkrétních buněk nebo srážení glykokonjugátů a polysacharidů . Lektiny hrají roli v rozpoznávání na buněčné a molekulární úrovni a hrají četné role v biologických rozpoznávacích jevech zahrnujících buňky, sacharidy a proteiny. Lektiny také zprostředkovávají připojení a navázání bakterií , virů a hub na zamýšlené cíle.
Lektiny jsou v přírodě všudypřítomné a nacházejí se v mnoha potravinách. Některá jídla, jako jsou fazole a zrna, je třeba vařit nebo fermentovat, aby se snížil obsah lektinu. Některé lektiny jsou prospěšné, jako je CLEC11A , který podporuje růst kostí, zatímco jiné mohou být silné toxiny , jako je ricin .
Lektiny mohou být znehodnoceny specifickými mono- a oligosacharidy , které se vážou na požité lektiny ze zrn, luštěnin, rostlin nočního stínítka a mlékárny; vazba může zabránit jejich připojení ke sacharidům v buněčné membráně. Selektivita lektinů znamená, že jsou užitečné pro analýzu krevní skupiny a byly zkoumány pro potenciální použití v geneticky upravených plodinách k přenosu odolnosti proti škůdcům.
Etymologie
Tabulka hlavních rostlinných lektinů | |||||
---|---|---|---|---|---|
Lektinový symbol | Lektinové jméno | Zdroj | Motiv ligandu | ||
Lektiny vázající manózu | |||||
ConA | Concanavalin A. | Canavalia ensiformis | a-D-manosylové a a-D-glukosylové zbytky rozvětvené α-manosidické struktury (typ s vysokým obsahem α-manózy nebo hybridní typ a biantenární komplexní typ N-glykanů) |
||
LCH | Čočkový lektin | Objektiv culinaris | Fukosylovaná jádrová oblast bi- a triantenárních komplexních typů N-Glycanů | ||
GNA | Sněženka lektin | Galanthus nivalis | α 1-3 a α 1-6 spojené struktury s vysokou manózou | ||
Lektiny vázající galaktózu / N-acetylgalaktosamin | |||||
RCA | Ricin , Ricinus communis aglutinin, RCA120 | Ricinus communis | Galp1-4GalNAcp1-R | ||
PNA | Arašídový aglutinin | Arachis hypogaea | Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (T-antigen) | ||
AIL | Jacalin | Artocarpus integrifolia | (Sia) Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (T-antigen) | ||
VVL | Lektin chlupatý vikev | Vicia villosa | GalNAcα-Ser/Thr (Tn-antigen) | ||
Lektiny vázající N-acetylglukosamin | |||||
WGA | Aglutinin z pšeničných klíčků | Triticum vulgaris | GlcNAcβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc, Neu5Ac (kyselina sialová) | ||
Lektiny vázající kyselinu N-acetylneuraminovou | |||||
SNA | Bezinkový lektin | Sambucus nigra | Neu5Acα2-6Gal (NAc) -R | ||
MAL | Leukoaglutinin Maackia amurensis | Maackia amurensis | Neu5Ac/Gcα2,3Galβ1,4Glc (NAc) | ||
MAH | Hemoaglutinin Maackia amurensis | Maackia amurensis | Neu5Ac/Gcα2,3Galβ1,3 (Neu5Acα2,6) GalNac | ||
Lektiny vázající fukózu | |||||
UEA | Aglutinin Ulex europaeus | Ulex europaeus | Fucα1-2Gal-R | ||
AAL | Aleuria aurantia lektin | Aleuria aurantia | Fucα1-2Galβ1-4 (Fucα1-3/4) Galβ1-4GlcNAc, R2-GlcNAcp1-4 (Fuca1-6) GlcNAc-R1 |
William C. Boyd sám a poté společně s Elizabeth Shapleigh zavedli v roce 1954 termín „lektin“ z latinského slova lego- , „vyvolený“ (od slovesa legere , vybrat nebo vybrat).
Biologické funkce
Lektiny se v přírodě vyskytují všudypřítomně. Mohou se vázat na rozpustný uhlohydrát nebo na uhlovodíkovou část, která je součástí glykoproteinu nebo glykolipidu . Obvykle aglutinují určité živočišné buňky a/nebo vysráží glykokonjugáty . Většina lektinů nemá enzymatickou aktivitu.
Zvířata
Lektiny mají u zvířat tyto funkce:
- Regulace buněčné adheze
- Regulace syntézy glykoproteinů
- Regulace hladin krevních bílkovin
- Vazba rozpustných extracelulárních a mezibuněčných glykoproteinů
- Jako receptor na povrchu savčích jaterních buněk pro rozpoznávání zbytků galaktózy , což má za následek odstranění určitých glykoproteinů z oběhového systému
- Jako receptor, který rozpoznává hydrolytické enzymy obsahující manóza-6-fosfát , a zaměřuje tyto proteiny pro dodání do lysozomů ; I-buněčná nemoc je jedním typem defektu v tomto konkrétním systému.
- Je známo, že lektiny hrají důležitou roli v přirozeném imunitním systému . Lektiny, jako je lektin vázající manózu , pomáhají zprostředkovat obranu první linie proti invazním mikroorganismům . Jiné imunitní lektiny hrají roli v diskriminaci nesobecky a pravděpodobně modulují zánětlivé a autoreaktivní procesy. Intelektiny (lektiny typu X) vážou mikrobiální glykany a mohou fungovat i v přirozeném imunitním systému. Lektiny se mohou podílet na rozpoznávání obrazců a eliminaci patogenů v přirozené imunitě obratlovců včetně ryb.
Rostliny
Funkce lektinů v rostlinách ( luskovinový lektin ) je stále nejistá. Jakmile byla tato navrhovaná funkce považována za nezbytnou pro vazbu rhizobie , byla vyloučena pomocí transgenních studií s lektinovým knockoutem .
Velká koncentrace lektinů v semenech rostlin s růstem klesá a naznačuje roli při klíčení rostlin a možná i v samotném přežití semene. Vazba glykoproteinů na povrch parazitických buněk je také považována za funkci. Bylo zjištěno, že několik rostlinných lektinů rozpoznává nekarbohydrátové ligandy, které jsou primárně hydrofobní povahy, včetně adenin , auxinů , cytokininů a kyseliny indol octové , jakož i ve vodě rozpustných porfyrinů . Tyto interakce mohou být fyziologicky relevantní, protože některé z těchto molekul fungují jako fytohormony .
Předpokládá se, že kinázy lektinového receptoru (LecRK) rozpoznávají molekulární vzorce spojené s poškozením (DAMP), které jsou vytvořeny nebo uvolněny z útoku býložravců. V Arabidopsis má lecRK Clade 1 luštěninového typu 11 proteinů LecRK. Bylo hlášeno, že LecRK-1.8 rozpoznává extracelulární molekuly NAD a LecRK-1.9 rozpoznává extracelulární ATP molekuly.
Bakterie a viry
Některé virové glykoproteiny hepatitidy C se mohou přichytit k lektinům typu C na povrchu hostitelské buňky (jaterní buňky) a zahájit infekci. Aby se vyhnuli odstranění z těla vrozeným imunitním systémem , patogeny (např. Virové částice a bakterie, které infikují lidské buňky) často exprimují povrchové lektiny známé jako adheziny a hemaglutininy, které se vážou na tkáňově specifické glykany na glykoproteiny a glykolipidy na povrchu hostitelské buňky .
Použití
V medicíně a lékařském výzkumu
Purifikované lektiny jsou v klinickém prostředí důležité, protože se používají pro typizaci krve . Některé z glykolipidů a glykoproteinů na červených krvinkách jedince lze identifikovat pomocí lektinů.
- Lektin z Dolichos biflorus se používá k identifikaci buněk, které patří do A1 krevní skupiny.
- K identifikaci antigenu krevní skupiny H se používá lektin z Ulex europaeus .
- K identifikaci antigenu krevní skupiny N se používá lektin od Vicia graminea .
- K identifikaci antigenu krevní skupiny M se používá lektin od Iberis amara .
- K identifikaci antigenu Theros se používá lektin z kokosového mléka .
- K identifikaci antigenu R se používá lektin od společnosti Carex .
V neurovědě se metoda anterográdního značení používá ke sledování dráhy eferentních axonů pomocí PHA-L , lektinu z fazole ledvin .
Lektin ( BanLec ) z banánů inhibuje HIV-1 in vitro . Achylektiny, izolované z Tachypleus tridentatus , vykazují specifickou aglutinační aktivitu proti lidským erytrocytům typu A. Aglutininy anti-B, jako jsou anti-BCJ a anti-BLD oddělené od Charybdis japonica a Lymantria dispar , v daném pořadí, jsou cenné jak při rutinním seskupování krve, tak při výzkumu.
Při studiu rozpoznávání sacharidů proteiny
Lektiny z luštěninových rostlin, jako je PHA nebo concanavalin A , byly široce používány jako modelové systémy k pochopení molekulárního základu toho, jak proteiny rozpoznávají sacharidy, protože je lze snadno získat a mají širokou škálu cukerných specifik. Mnoho krystalových struktur luštěninových lektinů vedlo k detailnímu pohledu na atomové interakce mezi sacharidy a proteiny.
Jako biochemický nástroj
Concanavalin A a další komerčně dostupné lektiny byly široce používány v afinitní chromatografii k čištění glykoproteinů.
Obecně lze proteiny charakterizovat s ohledem na glykoformy a uhlohydrátovou strukturu pomocí afinitní chromatografie , blotingu , afinitní elektroforézy a afinitní imunoelektroforey s lektiny, stejně jako v mikročipech , jako v mikročipu lektinu s fluorescencí podporující evanescentní pole .
V biochemické válce
Jedním příkladem silných biologických vlastností lektinů je biochemický bojový prostředek ricin. Protein ricin je izolován ze semen rostliny ricinového oleje a obsahuje dvě proteinové domény . Abrin z jequirity peaku je podobný:
- Jednou doménou je lektin, který váže galaktosylové zbytky buněčného povrchu a umožňuje proteinu vstoupit do buněk.
- Druhou doménou je N- glykosidáza, která štěpí nukleobáze z ribozomální RNA, což vede k inhibici syntézy proteinů a buněčné smrti.
Dietní lektin
Lektiny jsou v přírodě rozšířené a mnoho potravin obsahuje bílkoviny. Některé lektiny mohou být škodlivé, pokud jsou špatně uvařené nebo konzumované ve velkém množství. Nejsilnější jsou v surovém stavu; několik hodin varu, dušení nebo namáčení ve vodě může způsobit, že většina lektinů bude neaktivní. Vaření syrových fazolí na mírném ohni, například v pomalém hrnci , neodstraní všechny lektiny. Přesto nejdelší a nejzdravější lidé na světě mají tendenci živit se převážně rostlinnou stravou, která často obsahuje lektiny v hojném množství.
Někteří lidé navrhli diety „bez lektinu“, většinou založené na psaní Stevena Gundryho . Typická dieta bez lektinu vylučuje řadu potravin, včetně většiny zrn, luštěnin a luštěnin, stejně jako vejce, mořské plody a mnoho základních druhů ovoce a zeleniny. Gundryho tvrzení jsou však považována za pseudovědu a jeho kniha „cituje“ studie, které buď nemají nic společného s lektiny, nebo dokonce ukazují, že vyhýbání se pšenici, ječmenu a žitu vede k rozporu s jeho doporučeními. Vážněji, Gundry má střet zájmů, protože prodává doplňky, které údajně chrání před účinky lektinů. V jedné infomerci, která trvala téměř hodinu, prohlásil, že dochází zásoby, a řekl divákům, aby okamžitě jednali a objednali si tolik, kolik by mohli uložit. Nutnost doplňků je podobně zásadním argumentem jeho knihy, ve které píše „Získání všech potřebných živin se bez doplňků jednoduše neobejde“.
Některé studie zjistily, že lektiny mohou interferovat s absorpcí některých minerálů, jako je vápník , železo , fosfor a zinek . Vazba lektinů na buňky v zažívacím traktu může narušit rozpad a vstřebávání některých živin, a protože se na buňky váží po dlouhou dobu, některé teorie tvrdí, že mohou hrát roli v určitých zánětlivých stavech, jako je revmatoidní artritida a diabetes 1. typu , ale výzkum podporující tvrzení o dlouhodobých účincích na zdraví u lidí je omezený a většina stávajících studií se zaměřila na rozvojové země, kde může být faktorem podvýživa nebo jinak omezený výběr stravy.
Toxicita
Lektiny jsou jednou z mnoha toxických složek mnoha surových rostlin, které jsou inaktivovány správným zpracováním a přípravou (např. Tepelným vařením, kvašením). Například syrové fazole přirozeně obsahují toxické hladiny lektinu (např. Fytohemaglutinin). Nežádoucí účinky mohou zahrnovat nutriční nedostatky a imunitní ( alergické ) reakce.
Hemaglutinace
Lektiny jsou považovány za hlavní skupinu proteinových antinutrientů , což jsou specifické proteiny vázající cukr vykazující reverzibilní aktivity vázající sacharidy. Lektiny jsou podobné schopnosti protilátek aglutinovat červené krvinky.
Bylo prokázáno, že mnoho luštěninových semen obsahuje vysokou aktivitu lektinu, nazývanou hemaglutinace. Sója je v této kategorii nejdůležitější luštěninovou obilninou. Jeho semena obsahují vysokou aktivitu sójových lektinů ( sójový aglutinin nebo SBA).
Dějiny
Dlouho před hlubším porozuměním jejich četných biologických funkcí byly rostlinné lektiny, také známé jako fytohemaglutininy, známé pro svou zvláště vysokou specificitu pro cizí glykokonjugáty (např. Pro houby , bezobratlé a zvířata) a používaly se v biomedicíně pro testování krevních buněk a v biochemii pro frakcionaci .
Ačkoli byly poprvé objeveny před více než 100 lety v rostlinách, nyní je známo, že lektiny jsou přítomny v celé přírodě. Předpokládá se, že nejstarší popis lektinu poskytl Peter Hermann Stillmark ve své doktorské práci předložené v roce 1888 na univerzitě v Dorpatu . Stillmark izoloval ricin, extrémně toxický hemaglutinin, ze semen ricinové rostliny ( Ricinus communis ).
Prvním lektinem, který byl čištěn ve velkém měřítku a dostupný na komerčním základě, byl concanavalin A, který je nyní nejpoužívanějším lektinem pro charakterizaci a čištění molekul a buněčných struktur obsahujících cukr. Tyto luštěnin lektiny jsou pravděpodobně nejvíce dobře studovány lektiny.
Viz také
- Interakce glykan-protein
- Bacillus thuringiensis
- Con A Proteopedia 1bxh , lektin pokeweed Proteopedia 1uha , Artocarpus lectin Proteopedia 1toq , Pterocarpus lectin Proteopedia 1q8v , Urtica lectin Proteopedia 1en2
- Lektinová dráha , ficolin
- Toxalbumin
Reference
Další čtení
- Halina Lis; Sharon, Nathan (2007). Lektiny (druhé vydání.). Berlín: Springer. ISBN 978-1-4020-6605-4.
- Ni Y, Tizard I (1996). „Interakce lektinu a sacharidů v imunitním systému“. Vet Immunol Immunopathol . 55 (1–3): 205–23. doi : 10,1016/S0165-2427 (96) 05718-2 . PMID 9014318 .
externí odkazy
- Hlavní lektiny a konjugované lektiny z různých přírodních zdrojů
- Functional Glycomics Gateway , spolupráce mezi Consortium for Functional Glycomics a Nature Publishing Group
- Proteopedia ukazuje více než 800 trojrozměrných molekulárních modelů lektinů, fragmentů lektinů a komplexů se sacharidy
- Výrobce EY Laboratories, Inc., Lectin a Lectin Conjugates
- Příručka čištění rekombinantních proteinů
- Imobilizované lektiny, chromatografická média
- Výrobce Medicago AB, Lectin a Lectin Conjugates