LAKTOFERRIN: STRUKTURA IN FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Laktoferin , znan tudi kot apolactoferrina ali lactotransferrin, je glikoprotein, ki jo proizvaja mnogih vrst sesalcev, ki imajo sposobnost vezave in prenos železovih ionov (Fe3 +). Najdemo ga v večini telesnih tekočin in je povezan s plazemskim beljakovinami, ki vežejo železo, znan kot "transferrin".

Leta 1939 sta ga Sorensen in Sorensen izolirala iz govejega mleka, skoraj 30 let pozneje, leta 1960, pa je Johannson določil svojo prisotnost v materinem mleku (njegovo ime izhaja iz njegove razvrstitve kot najpogostejši protein, ki se veže na železo na svetu). mleko).

Struktura laktoferina (Vir: Lijealso prek Wikimedia Commons)

Kasnejše raziskave so odkrile laktoferin v drugih izločkih zunanjih žlez, kot so žolč, trebušni sok in izločki tankega črevesa, pa tudi v sekundarnih granulah nevtrofilcev, plazemskih celic, ki pripadajo imunskemu sistemu.

Ta beljakovina najdemo tudi v solzah, slini, semenu, vaginalnih tekočinah, bronhialnem in nosnem izločku ter urinu, čeprav je v mleku še posebej obilna (je drugi protein po najvišji koncentraciji po kazeinu) in kolostrum.

Čeprav so ga sprva obravnavali kot beljakovine z bakteriostatičnim delovanjem v mleku, gre za beljakovine z najrazličnejšimi biološkimi funkcijami, čeprav niso vsi povezani z njegovo sposobnostjo prenosa železovih ionov.

Struktura laktoferina

Laktoferrin je, kot rečeno, glikoprotein z molekulsko maso okrog 80 kDa, ki ga sestavlja 703 aminokislinskih ostankov, katerih zaporedje ima veliko homolognost med različnimi vrstami. Je osnovni protein, pozitivno nabit in z izoelektrično točko med 8 in 8,5.

N reženj in C reženj

Sestavljen je iz ene same polipeptidne verige, ki je zložena, da tvorita dva simetrična režnja, imenovana N-reženj (ostanki 1-332) in C-reženj (ostanki 344-703), ki si medsebojno delita 33-41% homolognosti.

Tako N kot L kot C je sestavljen iz β prepognjenih listov in alfa vijačnic, ki tvorita dve domeni na reženj, domeno I in domeno II (C1, C2, N1 in N2).

Oba režnja sta povezana preko "tečaja" regije, ki je sestavljena iz alfa vijačnice med ostanki 333 in 343, kar daje beljakovini večjo molekulsko prožnost.

Analiza aminokislinskega zaporedja tega proteina razkrije veliko število potencialnih mest za glikozilacijo. Stopnja glikozilacije je zelo spremenljiva in določa odpornost na delovanje proteaze ali na občutno nizek pH. Najpogostejši saharid v njegovem deležu ogljikovih hidratov je manoza, ki ima približno 3% heksoznih sladkorjev in 1% heksozaminov.

Vsak del laktoferina se lahko reverzibilno veže na dva kovinska iona: železo (Fe2 +, Fe3 +), baker (Cu2 +), cink (Zn2 +), kobalt (Co3 +) ali mangan (Mn2 +), sinergija z bikarbonatnim ionom.

Druge molekule

Čeprav se z nižjo afiniteto lahko veže tudi na druge molekule, kot so lipopolisaharidi, glikozaminoglikani, DNK in heparin.

Kadar se beljakovina veže na dva iona železa, je znana kot hololaktoferrin, medtem ko se v svoji "prosti" obliki imenuje apolaktoferrin in ko je vezan le na en železov atom, je znan kot monoferrični laktoferrin.

Apolaktoferrin ima odprto konformacijo, hololaktoferrin pa zaprto konfiguracijo, zaradi česar je bolj odporen proti proteolizi.

Druge oblike laktoferina

Nekateri avtorji opisujejo obstoj treh izoform laktoferrina: α, β in γ. Oblika laktoferina-α označujemo kot tisto z zmogljivostjo vezave železa in brez ribonukleazne aktivnosti. Oblike laktoferin-β in laktoferrin-γ imajo aktivnost ribonukleaze, vendar se niso sposobne vezati na kovinske ione.

Lastnosti

Laktoferrin je glikoprotein z veliko večjo afiniteto do vezave železa kot transferin, beljakovina transporterja železa v krvni plazmi, ki mu omogoča vezanje ionskih ionov v širokem območju pH.

Glede na to, da ima neto pozitiven naboj in se razporeja v različnih tkivih, je večnamenski protein, ki je vključen v različne fiziološke funkcije, kot so:

- Ureditev črevesne absorpcije železa

- procesi imunskega odziva

- Telesni antioksidativni mehanizmi

- deluje kot antikarcinogeno in protivnetno sredstvo

- Je zaščitno sredstvo pred mikrobnimi okužbami

- Deluje kot faktor prepisovanja

- Sodeluje pri zaviranju proteaz

- Je protivirusni, protiglivični in antiparazitski protein

- Deluje tudi kot prokoagulant in ima ribonukleazno delovanje

- Je dejavnik rasti kosti.

Strukturni prikaz laktoferina in E. coli siderophore (Vir: W. Henley prek Wikimedia Commons)

Glede boja proti mikrobnim okužbam laktoferin deluje na dva načina:

- železo za sekvestriranje na mestih okužbe (kar povzroča prehransko pomanjkanje nalezljivih mikroorganizmov, ki delujejo kot bakteriostatik) ali

- Neposredno v interakciji z povzročiteljem okužbe, ki lahko povzroči lizo celic.

Farmakološke uporabe

Laktoferrin je mogoče dobiti neposredno, če ga očistimo iz kravjega mleka, vendar drugi sodobni sistemi temeljijo na njegovi proizvodnji kot rekombinantnega proteina v različnih organizmih z enostavno, hitro in gospodarsko rastjo.

Kot aktivna spojina v nekaterih zdravilih se ta protein uporablja za zdravljenje razjed želodca in črevesja, pa tudi driske in hepatitisa C.

Uporablja se proti okužbam bakterijskega in virusnega izvora, poleg tega pa se uporablja kot poživilo imunskega sistema za preprečevanje nekaterih patologij, kot je rak.

Viri laktoferina v človeškem telesu

Ekspresijo tega proteina lahko zaznamo sprva v dvo- in štirih celičnih fazah embrionalnega razvoja in nato v fazi blastociste, vse do implantacije.

Kasneje se kaže v nevtrofilcih in v epitelijskih celicah prebavnega in reproduktivnega sistema v nastajanju.

Sinteza tega proteina poteka v mieloidnem in sekretornem epiteliju. Pri odraslem človeku so najvišje ravni izraženosti laktoferrina zaznane v materinem mleku in kolostrumu.

Najdemo ga lahko tudi v številnih sluznicah, kot so maternična, semenska in vaginalna tekočina, slina, žolč, trebušni sok trebušne slinavke, izločki iz tankega črevesa, nosni izločki in solze. Ugotovljeno je bilo, da se ravni te beljakovine med nosečnostjo in med menstrualnim ciklom spreminjajo pri ženskah.

Leta 2000 je bila določena proizvodnja laktoferrina v ledvicah, kjer se ta izloča in izloča skozi zbiralne tubule in se lahko ponovno absorbira v distalnem delu istega.

Večji del laktoferrina v plazmi pri odraslih ljudeh izvira iz nevtrofilcev, kjer se hrani v posebnih sekundarnih granulah in v terciarnih granulah (čeprav v nižjih koncentracijah).

Reference

1. Adlerova, L., Bartoskova, A., & Faldyna, M. (2008). Laktoferrin: pregled. Veterinarni Medicina, 53 (9), 457–468.
2. Berlutti, F., Pantanella, F., Natalizi, T., Frioni, A., Paesano, R., Polimeni, A., & Valenti, P. (2011). Protivirusne lastnosti laktoferina - naravna molekula imunosti. Molekule, 16 (8), 6992-7018.
3. Brock, J. (1995). Laktoferrin: večnamenski imunoregulacijski protein? Imunologija danes, 16 (9), 417–419.
4. Brock, JH (2002). Fiziologija laktoferina. Biokemija in celična biologija, 80 (1), 1–6.
5. González-Chávez, SA, Arévalo-Gallegos, S., & Rascón-Cruz, Q. (2009). Laktoferrin: struktura, delovanje in aplikacije. Mednarodna revija za protimikrobna sredstva, 33 (4), 301-e1.
6. Levay, PF, in Viljoen, M. (1995). Laktoferrin: splošni pregled. Haematologica, 80 (3), 252-267.
7. Naot, D., Grey, A., Reid, IR, & Cornish, J. (2005). Laktoferrin - nov dejavnik rasti kosti. Clinical Medicine & Research, 3 (2), 93–101.
8. Sanchez, L., Calvo, M., & Brock, JH (1992). Biološka vloga laktoferina. Arhivi bolezni v otroštvu, 67 (5), 657.