Lektin - Lectin

Laterální hemaglutinin

Lektiny jsou uhlohydrát -vazba bílkoviny které jsou vysoce specifické pro cukr skupiny jiných molekul a tak způsobit aglutinaci konkrétních buněk nebo vysrážení glykokonjugátů a polysacharidů. Lektiny hrají roli v rozpoznávání na buněčné a molekulární úrovni a hrají mnoho rolí v biologických rozpoznávacích jevech zahrnujících buňky, sacharidy a proteiny.[1][2] Lektiny také zprostředkovávají vazbu a vazbu bakterie, viry a houby k zamýšleným cílům.

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 např CLEC11A, který podporuje růst kostí, zatímco jiné mohou být silné toxiny jako ricin.[3]

Lektiny mohou být zakázány konkrétně mono- a oligosacharidy, které se vážou na požité lektiny ze zrn, luštěnin, lilek rostliny a mléčné výrobky; vazba může zabránit jejich připojení k uhlohydrátům v buněčné membráně. Selektivita lektinů znamená, že jsou užitečné pro analýzu krevní skupina, a byly prozkoumány pro potenciální použití v geneticky upravené plodiny k přenosu odolnosti proti škůdcům.

Etymologie

Tabulka hlavních rostlinných lektinů [4]
Symbol lektinuNázev lektinuZdrojLigandový motiv
Manóza - vázající lektiny
ConAConcanavalin ACanavalia ensiformiszbytky α-D-manosylu a α-D-glukosylu

rozvětvené α-manosidové struktury (vysoký typ α-manózy nebo hybridní typ a biantenární komplexní typ N-glykany)

LCHČočkový lektinLens culinarisFukosylovaná jádrová oblast bi- a triantenárního komplexního typu N-glykanů
GNASněženka lektinGalanthus nivalisα 1-3 a α 1-6 spojují struktury vysoké manózy
Galaktóza / N-acetylgalaktosamin vazebné lektiny
RCARicin, Ricinus communis Aglutinin, RCA120Ricinus communisGalp1-4GalNAcp1-R
PNAArašídový aglutininArachis hypogaeaGalβ1-3GalNAcα1-Ser / Thr (T-antigen)
AILJacalinArtocarpus integrifolia(Sia) Galβ1-3GalNAcα1-Ser / Thr (T-antigen)
VVLChlupatý lektinVicia villosaGalNAcα-Ser / Thr (Tn-antigen)
N-acetylglukosamin vazebné lektiny
WGAAglutinin z pšeničných klíčků, WGATriticum vulgarisGlcNAcβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc, Neu5Ac (kyselina sialová)
Kyselina N-acetylneuraminová vazebné lektiny
SNA Bezový lektinSambucus nigraNeu5Acα2-6Gal (NAc) -R
MALMaackia amurensis leukoaglutininMaackia amurensisNeu5Ac / Gcα2,3Galβ1,4Glc (NAc)
MAHMaackia amurensis hemoaglutininMaackia amurensisNeu5Ac / Gcα2,3Galp1,3 (Neu5Acα2,6) GalNac
Fukóza vazebné lektiny
UEAAglutinin Ulex europaeusUlex europaeusFucα1-2Gal-R
AALAleuria aurantia lektinAleuria aurantiaFucα1-2Galβ1-4 (Fucα1-3 / 4) Galβ1-4GlcNAc,

R2-GlcNAcp1-4 (Fucal-6) GlcNAc-R1

William C. Boyd sám a pak společně s Elizabeth Shapleigh[5] představil termín „lektin“ v roce 1954 z latinského slova lego- 'selected' (od slovesa legere „vybrat“ nebo „vybrat“).[6]

Biologické funkce

Lektiny se v přírodě vyskytují všudypřítomně. Mohou svázat na rozpustný uhlohydrát nebo na uhlohydrát skupina to je součást a glykoprotein nebo glykolipid. Obvykle aglutinát určité zvířecí buňky a / nebo sraženiny glykokonjugáty. Většina lektinů nevlastní enzymatický aktivita.

An oligosacharid (zobrazeno šedě) vázané ve vazebném místě rostlinného lektinu (Griffonia simplicifolia isolektin IV v komplexu s Lewisem b krevní skupina determinant); pouze část oligosacharidu (střední, šedá) je uvedena kvůli jasnosti.

Zvířata

Lektiny mají u zvířat tyto funkce:

  • Nařízení z buněčná adheze
  • Nařízení z glykoprotein syntéza
  • Regulace hladin bílkovin v krvi
  • Vazba rozpustných extracelulárních a mezibuněčných glykoproteinů
  • Jako receptor na povrchu jaterních buněk savců pro rozpoznávání galaktóza zbytky, což má za následek odstranění určitých glykoproteinů z oběhového systému
  • Jako receptor, který rozpoznává hydrolytické enzymy obsahující manóza-6-fosfát a zaměřuje tyto proteiny na dodání do lysozomy; I-buněčná choroba je jeden typ závady v tomto konkrétním systému.
  • Je známo, že lektiny hrají vrozenou roli důležitou roli imunitní systém. Lektiny, jako je lektin vázající manózu, pomozte zprostředkovat obranu první linie proti invazi mikroorganismy. Jiné imunitní lektiny hrají roli v diskriminaci sebe sama a pravděpodobně modulují zánětlivé a autoreaktivní procesy.[7] Intelektiny (Lektiny typu X) váží mikrobiální glykany a mohou fungovat také v přirozeném imunitním systému. Lektiny se mohou podílet na rozpoznávání vzorců a eliminaci patogenů ve vrozené imunitě obratlovců včetně ryb.[8]

Rostliny

Funkce lektinů v rostlinách (luštěninový lektin ) je stále nejistý. Jakmile se to považovalo za nutné pro rhizobia vazba, byla tato navrhovaná funkce vyloučena pomocí lektinového knockoutu transgen studie.[9]

Velká koncentrace lektinů v semenech rostlin klesá s růstem a naznačuje roli v rostlině klíčení a možná i v samotném přežití semene. Vazba glykoproteinů na povrch parazitických buněk se také považuje za funkci. Bylo zjištěno, že několik rostlinných lektinů rozpoznává nekarbohydrát ligandy které jsou primárně hydrofobní v přírodě, včetně adenin, auxiny, cytokinin, a kyselina indoloctová, stejně jako rozpustný ve vodě porfyriny. Tyto interakce mohou být fyziologicky relevantní, protože některé z těchto molekul fungují jako fytohormony.[10]

Předpokládá se, že kinázy lektinového receptoru (LecRK) rozpoznávají molekulární vzorce spojené s poškozením (DAMP), které jsou vytvořeny nebo uvolněny z útoku býložravců. U Arabidopsis má LecRKs Clade 1 typu luštěniny 11 proteinů LecRK. Bylo hlášeno, že LecRK-1.8 rozeznává extracelulární molekuly NAD a LecRK-1.9 rozeznává extracelulární molekuly ATP.

Bakterie a viry

Nějaký hepatitida C. mohou se připojit virové glykoproteiny Lektiny typu C. na povrchu hostitelských buněk (jaterní buňky) k zahájení infekce.[11] Aby se zabránilo vůli od těla od vrozený imunitní systém patogeny (např. virus částice a bakterie které infikují lidské buňky) často exprimují povrchové lektiny známé jako adhesiny a hemaglutininy které se vážou na tkáňově specifické glykany na povrchových glykoproteinech hostitelských buněk a glykolipidy.[12]

Použití

V medicíně a lékařském výzkumu

Vyčištěné lektiny jsou důležité v klinickém prostředí, protože se používají pro krevní typizace.[13] Některé z glykolipidů a glykoproteinů v červených krvinkách jedince lze identifikovat pomocí lektinů.

  • Lektin z Dolichos biflorus se používá k identifikaci buněk, které patří do krevní skupiny A1.
  • Lektin z Ulex europaeus se používá k identifikaci antigenu H krevní skupiny.
  • Lektin z Vicia graminea se používá k identifikaci antigenu N krevní skupiny.
  • Lektin z Iberis Amara se používá k identifikaci antigenu krevní skupiny M.
  • Lektin z kokosové mléko se používá k identifikaci Theros antigen.
  • Lektin z Carex se používá k identifikaci R antigenu.

V neurovědě je anterográdní metoda značení se používá ke sledování cesty eferentní axony s PHA-L, lektin z fazole.[14]

Lektin (BanLec ) z banánů inhibuje HIV-1 in vitro.[15]Achylectiny, izolované z Tachypleus tridentatus, vykazují specifickou aglutinační aktivitu proti lidským erytrocytům typu A. Anti-B aglutininy jako anti-BCJ a anti-BLD se oddělily Charybdis japonica a Lymantria disparmají význam jak při rutinním stanovení krevních skupin, tak při výzkumu.[16]

Při studiu rozpoznávání sacharidů bílkovinami

Lektin histochemie svalů ryb infikovaných a myxozoan

Lektiny z luštěnin, jako např PHA nebo concanavalin A, byly široce používány jako modelové systémy k pochopení molekulárního základu toho, jak proteiny rozpoznávají sacharidy, protože je lze relativně snadno získat a mají širokou škálu specificit pro cukr. Mnoho krystalové struktury luštěninových lektinů vedlo k podrobnému pochopení atomových interakcí mezi sacharidy a bílkovinami.

Jako biochemický nástroj

Konkanavalin A a další komerčně dostupné lektiny se v současnosti široce používají afinitní chromatografie pro čištění glykoproteinů.[17]

Obecně lze proteiny charakterizovat s ohledem na glykoformy a strukturu sacharidů pomocí afinitní chromatografie, blot, afinitní elektroforéza, a afinitní imunoelektroforis s lektiny, stejně jako v mikročipy, jako v evanescentní - mikropole s lektinem s polní fluorescencí.[18]

V biochemické válce

Jedním z příkladů silných biologických atributů lektinů je agent biochemické války ricin. Protein ricin se izoluje ze semen rostlina ricinový olej a skládá se ze dvou proteinové domény. Abrin z Jequirity Pea je podobný:

  • Jednou doménou je lektin, který váže galaktosylové zbytky na buněčném povrchu a umožňuje proteinu vstupovat do buněk.
  • Druhou doménou je N-glykosidáza který štěpí nukleové báze z ribozomální RNA, což vede k inhibici syntézy proteinů a buněčné smrti.

Dietní lektin

Leukoaglutinin je toxický fytohemaglutinin nalezený v surovém stavu Vicia faba (fazole fava).

Lektiny jsou v přírodě všudypřítomné a mnoho potravin obsahuje bílkoviny. Některé lektiny mohou být škodlivé, pokud jsou špatně tepelně upraveny nebo konzumovány ve velkém množství. Lektiny jsou nejúčinnější, jsou-li syrové: vařením, dušením nebo máčením ve vodě po dobu několika hodin může být většina lektinů neaktivní. Ale vaření surových fazolí na nízkém ohni, například v a pomalý kuchař, neodstraní všechny lektiny.[19] Nejdelší a nejzdravější lidé na světě se však většinou živí rostlinnou stravou, která často obsahuje hojně lektiny.[20]

Někteří lidé navrhují diety bez lektinů, většinou založené na psaní Steven Gundry. Typická strava bez lektinů vylučuje řadu potravin, včetně většiny obilovin, luštěnin a luštěnin, stejně jako vajec, mořských plodů a mnoha základních druhů ovoce a zeleniny. Gundryova tvrzení jsou však považována za pseudovědy a jeho kniha „cituje“ studie, které nemají nic společného s lektiny, nebo dokonce ukazují, že vyhýbání se pšenici, ječmeni a žitu vede v rozporu s jeho doporučeními k méně prospěšným a škodlivějším bakteriím![21][22] Závažnější je, že Gundry má střet zájmů, protože prodává doplňky, které údajně chrání před účinky lektinů. V jednom infomerciálu, který trval téměř hodinu, prohlásil, že dochází zásoby, a řekl divákům, aby jednali okamžitě a objednali si tolik, kolik by mohli uložit. Nutnost doplňků stravy je obdobně zásadním argumentem jeho knihy, ve které píše: „Získání všech potřebných živin se bez doplňků neobejde.“[23]

Některé studie zjistily, že lektiny mohou interferovat s absorpcí některých minerálů vápník, žehlička, fosfor a zinek. Vazba lektinů na buňky v zažívacím traktu může narušit štěpení a absorpci některých živin, a protože se vážou na buňky po dlouhou dobu, některé teorie tvrdí, že mohou hrát roli v určitých zánětlivé podmínky jako revmatoidní artritida a typ 1 cukrovka. Výzkum podporující tvrzení o dlouhodobých účincích na zdraví u lidí je však omezený a většina existujících studií se zaměřila na rozvojové země, kde může být podvýživa faktorem, nebo jsou možnosti stravování jinak omezené.[19]

Toxicita

Lektiny jsou jednou z mnoha toxických složek mnoha surových rostlin, které se inaktivují správným zpracováním a přípravou (např. Tepelným vařením, fermentací).[24] Například syrové fazole přirozeně obsahují toxické hladiny lektinu (např. fytohemaglutinin). Nežádoucí účinky mohou zahrnovat nutriční nedostatky, a imunní (alergický ) reakce.[25]

Hemaglutinace

Lektiny jsou považovány za hlavní skupinu bílkovin antinutriční látky, což jsou specifické proteiny vázající cukr, které vykazují reverzibilní aktivity vázající sacharidy.[26] Lektiny jsou podobné protilátky v jejich schopnosti aglutinovat červené krvinky.[27]

Bylo prokázáno, že mnoho semen luštěnin obsahuje vysokou aktivitu lektinu, nazývanou hemaglutinace.[28] Sójové boby je nejdůležitější plodinou luštěnin v této kategorii. Jeho semena obsahují vysokou aktivitu sójových lektinů (sojový aglutinin nebo SBA).

Dějiny

Dlouho před hlubším pochopením jejich četných biologických funkcí byly rostlinné lektiny, známé také jako fytohemaglutininy, známé svou zvláště vysokou specificitou pro cizí glykokonjugáty (např. z houby, bezobratlí a zvířata)[29] a používá se v biomedicíně pro testování krevních buněk a v biochemii pro frakcionace.[Citace je zapotřebí ]

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 disertační práci předložené v roce 1888 University of Dorpat. Stillmark izolovaný ricin, extrémně toxický hemaglutinin, ze semen ricinové rostliny (Ricinus communis).

Prvním lektinem, který byl purifikován ve velkém měřítku a byl k dispozici na komerčním základě, byl konkanavalin A, který je nyní nejpoužívanějším lektinem pro charakterizaci a čištění molekul a buněčných struktur obsahujících cukr. The luštěniny lektiny jsou pravděpodobně nejvíce studovanými lektiny.

Viz také

Reference

  1. ^ URS Rutishauser a Leo Sachs (1. května 1975). "Vazba mezi buňkami indukovaná různými lektiny". Journal of Cell Biology. 65 (2): 247–257. doi:10.1083 / jcb.65.2.247. PMC  2109424. PMID  805150.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  2. ^ Brudner, Matthew; Karpel, Marshall; Lear, Calli; Chen, Li; Yantosca, L. Michael; Scullyová, Corinne; Sarraju, Ashish; Sokolovská, Anna; Zariffard, M. Reza; Eisen, Damon P .; et al. (2. dubna 2013). Schneider, Bradley S. (ed.). „Vylepšení infekce virem Ebola závislé na lektinu prostřednictvím rozpustných a transmembránových lektinových receptorů typu C“. PLOS ONE. 8 (4): e60838. Bibcode:2013PLoSO ... 860838B. doi:10.1371 / journal.pone.0060838. PMC  3614905. PMID  23573288.
  3. ^ Chan, Charles KF; Ransom, Ryan C; Longaker, Michael T (13. prosince 2016). "Lektiny přinášejí výhody kostem". eLife. 5. doi:10,7554 / eLife.22926. PMC  5154756. PMID  27960074.
  4. ^ "Seznam lektinů" (PDF). Interchim. 2010. Citováno 2010-05-05.
  5. ^ Boyd, W.C .; Shapleigh, E. (1954). "Specifická srážková aktivita rostlinných aglutininů (lektinů)". Věda. 119 (3091): 419. Bibcode:1954Sci ... 119..419B. doi:10.1126 / science.119.3091.419. PMID  17842730.
  6. ^ Walker, R. (2007). "Využití lektinů v histopatologii". Histopatologie. 9 (10): 1121–1124. doi:10.1111 / j.1365-2559.1985.tb02790.x. PMID  4085980. S2CID  24989148.
  7. ^ Maverakis E, Kim K, Shimoda M, Gershwin M, Patel F, Wilken R, Raychaudhuri S, Ruhaak LR, Lebrilla CB (2015). „Glykany v imunitním systému a změněná glykanová teorie autoimunity“. J Autoimmun. 57 (6): 1–13. doi:10.1016 / j.jaut.2014.12.002. PMC  4340844. PMID  25578468.
  8. ^ Arasu, Abirami; Kumaresan, Venkatesh; Sathyamoorthi, Akila; Palanisamy, Rajesh; Prabha, Nagaram; Bhatt, Prasanth; Roy, Arpita; Thirumalai, Muthukumaresan Kuppusamy; Gnanam, Annie J .; Pasupuleti, Mukesh; Marimuthu, Kasi; Arockiaraj, Jesu (2013). „Rybí lilie typu lektin-1 obsahuje architekturu β-hranolu: Imunologická charakterizace“. Molekulární imunologie. 56 (4): 497–506. doi:10.1016 / j.molimm.2013.06.020. PMID  23911406.
  9. ^ Oldroyd, Giles E.D .; Downie, J. Allan (2008). „Koordinace morfogeneze uzlů s rhizobiální infekcí u luštěnin“. Roční přehled biologie rostlin. 59: 519–46. doi:10.1146 / annurev.arplant. 59.032607.092839. PMID  18444906.
  10. ^ Komath SS, Kavitha M, Swamy MJ (březen 2006). „Kromě vazby na sacharidy: nové směry ve výzkumu rostlinných lektinů“. Org. Biomol. Chem. 4 (6): 973–88. doi:10.1039 / b515446d. PMID  16525538.
  11. ^ R. Bartenschlager, S. Sparacio (2007). "Molekulární klony viru hepatitidy C a jejich replikační kapacita in vivo a v buněčné kultuře". Virový výzkum. 127 (2): 195–207. doi:10.1016 / j.virusres.2007.02.022. PMID  17428568.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  12. ^ Soto, GE; Hultgren, SJ (1999). „Bakteriální adhesiny: společná témata a variace v architektuře a montáži“. J Bacteriol. 181 (4): 1059–1071. doi:10.1128 / JB.181.4.1059-1071.1999. PMC  93481. PMID  9973330.
  13. ^ Sharon, N .; Lis, H (2004). „Historie lektinů: od hemaglutininů k molekulám biologického rozpoznávání“. Glykobiologie. 14 (11): 53R – 62R. doi:10.1093 / glycob / cwh122. PMID  15229195.
  14. ^ Carlson, Neil R. (2007). Fyziologie chování. Boston: Pearson Allyn & Bacon. ISBN  978-0-205-46724-2.
  15. ^ Swanson, M. D .; Winter, H. C .; Goldstein, I.J .; Markovitz, D. M. (2010). „Lektin izolovaný z banánů je silným inhibitorem replikace HIV“. Journal of Biological Chemistry. 285 (12): 8646–55. doi:10.1074 / jbc.M109.034926. PMC  2838287. PMID  20080975.
  16. ^ Viswambari Devi, R .; Basilrose, M. R.; Mercy, P. D. (2010). "Vyhlídka na lektiny u členovců". Italian Journal of Zoology. 77 (3): 254–260. doi:10.1080/11250003.2010.492794. S2CID  84825587.
  17. ^ „Imobilizovaný lektin“. legacy.gelifesciences.com.
  18. ^ Glyco Station, Lec Chip, technologie profilování Glycan Archivováno 2010-02-23 na Wayback Machine
  19. ^ A b "Lektiny". Harvardská škola veřejného zdraví. 2019-01-24.
  20. ^ https://www.theatlantic.com/health/archive/2017/04/the-next-gluten/523686
  21. ^ https://www.washingtonpost.com/lifestyle/wellness/going-lectin-free-is-the-latest-pseudoscience-diet-fad/2017/07/05/45382462-5b4e-11e7-a9f6-7c3296387341_story.html
  22. ^ https://nutritionstudies.org/the-plant-paradox-by-steven-grundy-md-commentary
  23. ^ https://www.theatlantic.com/health/archive/2017/04/the-next-gluten/523686
  24. ^ Taylor, Steve (2008). „40: Food Toxicology (Lectins: Cell-Aglutinating and Sugar-specific Proteins)“. V Metcalfe, Dean; Sampson, Hugh; Simon, Ronald (eds.). Potravinová alergie: nežádoucí reakce na potraviny a potravinářské přídatné látky (4. vydání). str. 498–507.
  25. ^ Cordain, Loren; Toohey, L .; Smith, M. J .; Hickey, M. S. (2007). "Modulace imunitní funkce dietními lektiny u revmatoidní artritidy". British Journal of Nutrition. 83 (3): 207–17. doi:10.1017 / S0007114500000271. PMID  10884708.
  26. ^ Goldstein, Erwin; Hayes, Colleen (1978). Lektiny: bílkoviny rostlin a zvířat vážící sacharidy. Pokroky v chemii sacharidů a biochemii. 35. str. 127–340. doi:10.1016 / S0065-2318 (08) 60220-6. ISBN  9780120072354. PMID  356549.
  27. ^ Sharon, Nathan; Lis, Halina (1972). „Lectins: Cell-Aglutinating and Sugar-Specific Proteins“. Věda. 177 (4053): 949–959. Bibcode:1972Sci ... 177..949S. doi:10.1126 / science.177.4053.949. PMID  5055944.
  28. ^ Ellen, R.P .; Fillery, E.D .; Chan, K.H .; Grove, D.A. (1980). „Mechanismus podobný lektinu podobný sialidáze pro Actinomyces viscosus a Actinomyces naeslundii Hemaglutinace ". Infekce a imunita. 27 (2): 335–343. doi:10.1128 / IAI.27.2.335-343.1980. PMC  550769. PMID  6769798.
  29. ^ Els. J. M. Van Damme, Willy J. Peumans, II Arpad Pusztai, Susan Bardocz (30. března 1998). Příručka rostlinných lektinů: Vlastnosti a biomedicínské aplikace. John Wiley & Sons. s. 7–8. ISBN  978-0-471-96445-2. Citováno 18. dubna 2013.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)

Další čtení

externí odkazy