LAKTOFERÍN: ŠTRUKTÚRA A FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026

Laktoferín , tiež známy ako apolactoferrina alebo lactotransferrin, je glykoproteín produkovaný mnohých druhov cicavcov, ktoré majú schopnosť viazať a prenos iónov železa (Fe3 +). Nachádza sa vo väčšine telových tekutín a súvisí s plazmatickým proteínom viažucim železo známym ako „transferín“.

Bol izolovaný v roku 1939 Sorensenom a Sorensenom z hovädzieho mlieka a takmer o 30 rokov neskôr, v roku 1960, Johannson určil jeho prítomnosť v ľudskom mlieku (jeho názov sa odvodzuje od jeho klasifikácie ako najrozšírenejší proteín viažuci železo na svete). mlieko).

Štruktúra laktoferínu (Zdroj: Lijealso via Wikimedia Commons)

Neskoršie výskumy identifikovali laktoferín v iných sekréciách exokrinných žliaz, ako je žlč, pankreatická šťava a sekréty tenkého čreva, ako aj v sekundárnych granulách neutrofilov, plazmatických buniek patriacich do imunitného systému.

Tento proteín sa tiež nachádza v slzách, slinách, sperme, vaginálnych tekutinách, priedušiek a nosoch a v moči, hoci je obzvlášť hojný v mlieku (je to druhý proteín s najvyššou koncentráciou po kazeíne) a kolostrum.

Aj keď spočiatku sa považoval za bielkovinu s bakteriostatickou aktivitou v mlieku, je to bielkovina so širokou škálou biologických funkcií, hoci nie všetky majú spoločné s jej schopnosťou prenášať ióny železa.

Štruktúra laktoferínu

Laktoferín, ako je uvedené, je glykoproteín s molekulovou hmotnosťou približne 80 kDa, ktorý sa skladá zo 703 aminokyselinových zvyškov, ktorých sekvencia má veľkú homológiu medzi rôznymi druhmi. Je to bázický proteín, pozitívne nabitý as izoelektrickým bodom medzi 8 a 8,5.

N lalok a C lalok

Skladá sa z jedného polypeptidového reťazca, ktorý je zložený tak, že vytvára dva symetrické laloky nazývané N lalok (zvyšky 1 - 3 32) a C lalok (zvyšky 344 - 703), ktoré zdieľajú 33-41% homológiu medzi sebou.

N lalok aj C lalok sú tvorené p-skladanými listami a alfa helixmi, ktoré tvoria dve domény na lalok, doménu I a doménu II (C1, C2, N1 a N2).

Obidve laloky sú spojené prostredníctvom "pántovej" oblasti, ktorá je tvorená alfa helixom medzi zvyškami 333 a 343, čím sa proteínu poskytuje väčšia molekulárna flexibilita.

Analýza aminokyselinovej sekvencie tohto proteínu odhalila veľké množstvo potenciálnych miest pre glykozyláciu. Stupeň glykozylácie je vysoko variabilný a určuje odolnosť proti proteázovej aktivite alebo voči výrazne nízkemu pH. Najbežnejším sacharidom v uhľohydrátovej časti je manóza s asi 3% hexózových cukrov a 1% hexosamínov.

Každý lalok laktoferínu je schopný reverzibilne sa viazať na dva kovové ióny, buď železo (Fe2 +, Fe3 +), meď (Cu2 +), zinok (Zn2 +), kobalt (Co3 +) alebo mangán (Mn2 +) v synergia s hydrogenuhličitanovým iónom.

Iné molekuly

Môže sa tiež viazať, aj keď s nízkou afinitou, na iné molekuly, ako sú lipopolysacharidy, glykozaminoglykány, DNA a heparín.

Keď je proteín naviazaný na dva ióny železa, je známy ako hololaktoferín, zatiaľ čo keď je vo svojej „voľnej“ forme, nazýva sa apolaktoferín a keď je viazaný iba na jeden atóm železa, nazýva sa monoferický laktoferín.

Apolaktoferín má otvorenú konformáciu, zatiaľ čo hololaktoferín má uzavretú konfiguráciu, čo ho robí odolnejším voči proteolýze.

Iné formy laktoferínu

Niektorí autori opisujú existenciu troch izoforiem laktoferínu: a, p a y. Forma laktoferínu-a je označená ako forma s väzbovou schopnosťou pre železo a bez aktivity ribonukleázy. Formy laktoferínu-p a laktoferínu-y majú ribonukleázovú aktivitu, ale nie sú schopné viazať sa na kovové ióny.

Vlastnosti

Laktoferín je glykoproteín s oveľa vyššou afinitou pre väzbu železa ako transferín, proteín transportéra železa v krvnej plazme, čo mu dáva schopnosť viazať ióny železa v širokom rozsahu pH.

Keďže má čistý pozitívny náboj a je distribuovaný v rôznych tkanivách, jedná sa o multifunkčný proteín, ktorý sa podieľa na rôznych fyziologických funkciách, ako napríklad:

- Regulácia absorpcie železa v čreve

- Procesy imunitnej reakcie

- Antioxidačné mechanizmy tela

- Pôsobí ako antikarcinogénna a protizápalová látka

- Je to ochranný prostriedok proti mikrobiálnym infekciám

- Funguje ako transkripčný faktor

- Zúčastňuje sa na inhibícii proteáz

- Je to antivírusový, protiplesňový a antiparazitický proteín

- Funguje tiež ako prokoagulancia a má aktivitu ribonukleázy

- Je to kostný rastový faktor.

Štrukturálne znázornenie laktoferínu a siderofóru E. coli (Zdroj: W. Henley prostredníctvom Wikimedia Commons)

Pokiaľ ide o boj proti mikrobiálnym infekciám, laktoferín pôsobí dvoma spôsobmi:

- sekvestrovanie železa v miestach infekcie (ktoré spôsobujú nedostatok výživy v infekčných mikroorganizmoch pôsobiacich ako bakteriostatikum) alebo

- Priama interakcia s infekčným agensom, ktorý môže spôsobiť lýzu buniek.

Farmakologické použitie

Laktoferín sa dá získať priamo čistením z kravského mlieka, ale ďalšie moderné systémy sú založené na jeho produkcii ako rekombinantného proteínu v rôznych organizmoch s ľahkým, rýchlym a hospodárnym rastom.

Ako účinná látka v niektorých liečivách sa tento proteín používa na liečenie žalúdočných a črevných vredov, ako aj hnačiek a hepatitídy C.

Používa sa proti infekciám bakteriálneho a vírusového pôvodu a navyše sa používa ako stimulátor imunitného systému na prevenciu niektorých patológií, ako je rakovina.

Zdroje laktoferínu v ľudskom tele

Expresia tohto proteínu môže byť detegovaná najskôr v dvoch a štyroch bunkových štádiách embryonálneho vývoja a potom v štádiu blastocysty až do okamihu implantácie.

Neskôr sa to prejavuje v neutrofiloch a epitelových bunkách tráviaceho a reprodukčného systému.

Syntéza tohto proteínu sa uskutočňuje v myeloidnom a sekrečnom epiteli. U dospelého človeka sú najvyššie hladiny expresie laktoferínu zistené v materskom mlieku a mledzive.

Nachádza sa tiež v mnohých slizniciach, ako sú maternica, semenné a vaginálne tekutiny, sliny, žlč, pankreatická šťava, sekréty tenkého čreva, nazálne sekréty a slzy. Zistilo sa, že hladiny tohto proteínu sa menia počas tehotenstva a počas menštruačného cyklu u žien.

V roku 2000 sa stanovila produkcia laktoferínu v obličkách, kde sa exprimuje a vylučuje cez zberné kanáliky a môže sa znovu absorbovať v jeho distálnej časti.

Väčšina plazmatického laktoferínu u dospelých ľudí pochádza z neutrofilov, kde sa uchováva v špecifických sekundárnych granulách a v terciálnych granulách (aj keď v nižších koncentráciách).

Referencie

1. Adlerova, L., Bartoskova, A. & Faldyna, M. (2008). Lactoferrin: prehľad. Veterinarni Medicina, 53 (9), 457-468.
2. Berlutti, F., Pantanella, F., Natalizi, T., Frioni, A., Paesano, R., Polimeni, A., & Valenti, P. (2011). Antivírusové vlastnosti laktoferínu - molekuly prirodzenej imunity. Molecules, 16 (8), 6992-7018.
3. Brock, J. (1995). Laktoferín: multifunkčný imunoregulačný proteín? Immunology today, 16 (9), 417-419.
4. Brock, JH (2002). Fyziológia laktoferínu. Biochemistry and Cell Biology, 80 (1), 1-6.
5. González-Chávez, SA, Arévalo-Gallegos, S. a Rascón-Cruz, Q. (2009). Laktoferín: štruktúra, funkcia a aplikácie. Medzinárodný časopis o antimikrobiálnych látkach, 33 (4), 301-e1.
6. Levay, PF, a Viljoen, M. (1995). Laktoferín: všeobecný prehľad. Haematologica, 80 (3), 252-267.
7. Naot, D., Gray, A., Reid, IR, & Cornish, J. (2005). Laktoferín - nový kostný rastový faktor. Clinical Medicine & Research, 3 (2), 93-101.
8. Sanchez, L., Calvo, M., & Brock, JH (1992). Biologická úloha laktoferínu. Archívy chorôb v detstve, 67 (5), 657.