LAKTOFERRIN: STRUKTURA I FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2025

Laktoferin, također poznat kao apolactoferrina ili lactotransferrin je glikoprotein zbog mnogih vrsta sisavaca koji imaju sposobnost da se vežu i prijenosa iona željeza (Fe3 +). Nalazi se u većem dijelu tjelesne tekućine i povezan je s proteinom koji veže željezo u plazmi i poznat je kao "transferrin".

Izolirali su ga 1939. godine Sorensen i Sorensen iz goveđeg mlijeka, a gotovo 30 godina kasnije, 1960., Johannson je utvrdio njegovu prisutnost u majčinom mlijeku (njegovo ime proizlazi iz klasifikacije kao najobilnijeg proteina koji se veže na željezo na svijetu). mlijeko).

Struktura laktoferina (Izvor: Lijealso via Wikimedia Commons)

Kasnijim se istraživanjima utvrdio laktoferin u ostalim izlučevinama vanjske žlijezde kao što su žuč, pankreasni sok i izlučevine tankog crijeva, kao i u sekundarnim granulama neutrofila, plazma stanica koje pripadaju imunološkom sustavu.

Taj se protein također nalazi u suzama, slini, sjemenki, vaginalnoj tekućini, bronhijalnom i nosnom izlučivanju, te u urinu, iako je posebno bogat mlijekom (to je drugi protein s najvećom koncentracijom nakon kazeina) i kolostrum.

Iako se u početku jednostavno smatrao proteinom s bakteriostatskim djelovanjem u mlijeku, to je protein s širokim rasponom bioloških funkcija, iako ne moraju svi imati veze sa njegovom sposobnošću prijenosa iona željeza.

Struktura laktoferina

Laktoferrin je, kao što je spomenuto, glikoprotein molekulske mase oko 80 kDa, koji se sastoji od 703 aminokiselinskih ostataka čiji slijed ima veliku homolognost između različitih vrsta. To je bazični protein, pozitivno nabijen i sa izoelektričnom točkom između 8 i 8,5.

N režnjeva i C režnja

Sastoji se od jednog polipeptidnog lanca koji je presavijen da bi tvorio dva simetrična režnja zvana N ud (ostaci 1-332) i C ud (ostaci 344-703) koji međusobno dijele 33-41% homologije.

I režanj N i režanj C sastoje se od β presavijenih listova i alfa-helikonata koji čine dvije domene po režanju, domenu I i domenu II (C1, C2, N1 i N2).

Oba režnja spojena su preko "zglobne" regije koja je sastavljena od alfa spirale između ostataka 333 i 343, što proteinu daje veću molekularnu fleksibilnost.

Analiza aminokiselinske sekvence ovog proteina otkriva veliki broj potencijalnih mjesta glikozilacije. Stupanj glikozilacije vrlo je promjenjiv i određuje otpornost na aktivnost proteaza ili na značajno nizak pH. Najčešći saharid u svom dijelu ugljikohidrata je manoza, s oko 3% šećera heksoze i 1% heksozamina.

Svaki udio laktoferina može se reverzibilno vezati za dva iona metala, bilo željezo (Fe2 +, Fe3 +), bakar (Cu2 +), cink (Zn2 +), kobalt (Co3 +) ili mangan (Mn2 +), u sinergija s bikarbonatnim ionom.

Ostale molekule

Također se može vezati, iako s nižim afinitetom, na druge molekule, poput lipopolisaharida, glikozaminoglikana, DNK i heparina.

Kada se protein veže na dva iona željeza, poznat je kao hololaktoferrin, dok se u svom "slobodnom" obliku naziva apolaktoferrin, a kada je vezan samo za jedan atom željeza, poznat je kao monoferrični laktoferrin.

Apolaktoferrin ima otvorenu konformaciju, dok hololaktoferrin ima zatvorenu konfiguraciju, što ga čini otpornijim na proteolizu.

Ostali oblici laktoferina

Neki autori opisuju postojanje tri izoforme laktoferrina: α, β i γ. Laktoferrin-α oblik označava se kao onaj sa sposobnošću vezanja željeza i bez aktivnosti ribonukleaze. Oblici laktoferin-P i laktoferin-γ imaju aktivnost ribonukleaze, ali nisu sposobni da se vežu za ione metala.

Značajke

Laktoferrin je glikoprotein s mnogo većim afinitetom za vezanje željeza od transferina, proteina transportera željeza u krvnoj plazmi, što mu daje sposobnost vezanja iona željeza u širokom rasponu pH.

S obzirom da ima pozitivan naboj i distribuira se u raznim tkivima, to je multifunkcionalni protein koji je uključen u razne fiziološke funkcije kao što su:

- Regulacija crijevne apsorpcije željeza

- procesi imunološkog odgovora

- Tijelo antioksidantnih mehanizama

- Djeluje kao antikarcinogeno i protuupalno sredstvo

- To je zaštitno sredstvo protiv mikrobioloških infekcija

- Djeluje kao faktor transkripcije

- Sudjeluje u inhibiciji proteaza

- To je antivirusni, antifungalni i antiparazitni protein

- Djeluje i kao prokoagulant i ima aktivnost ribonukleaze

- To je faktor rasta kostiju.

Strukturni prikaz laktoferina i siderofora E. coli (Izvor: W. Henley putem Wikimedia Commons)

Što se tiče borbe protiv mikrobnih infekcija, laktoferin djeluje na dva načina:

- Željezo za sekvencioniranje na mjestima infekcije (što uzrokuje prehrambeni nedostatak zaraznih mikroorganizama, djelujući kao bakteriostatik) ili

- izravno komuniciranje s infektivnim agensom, što može uzrokovati lizu stanica.

Farmakološke uporabe

Laktoferrin se može dobiti izravno pročišćavanjem iz kravljeg mlijeka, ali drugi se moderni sustavi temelje na njegovoj proizvodnji kao rekombinantnog proteina u različitim organizmima uz lak, brz i ekonomski rast.

Kao aktivni spoj u nekim lijekovima, ovaj se protein koristi za liječenje čira na želucu i crijevima, kao i kod proljeva i hepatitisa C.

Koristi se protiv infekcija bakterijskog i virusnog podrijetla, a osim toga koristi se kao stimulans imunološkog sustava za prevenciju nekih patologija poput raka.

Izvori laktoferina u ljudskom tijelu

Ekspresija ovog proteina može se otkriti u početku u dvije i četiri stanične faze embrionalnog razvoja, a zatim u fazi blastociste, do trenutka implantacije.

Kasnije se evidentira u neutrofilima i u epitelnim stanicama probavnog i reproduktivnog sustava u nastajanju.

Sinteza ovog proteina provodi se u mijeloidnom i sekretornom epitelu. U odraslom čovjeku najviša razina laktoferrinske ekspresije otkrivena je u majčinom mlijeku i kolostrumu.

Može se naći i u mnogim sluznim izlučevinama kao što su maternica, sjemenke i vaginalna tekućina, slina, žuč, sok gušterače, izlučevine iz tankog crijeva, nosne sekrecije i suze. Otkriveno je da se razine ovog proteina mijenjaju tijekom trudnoće i tijekom menstrualnog ciklusa kod žena.

U 2000. godini određena je proizvodnja laktoferrina u bubrezima, gdje se on eksprimira i izlučuje preko sabirnih tubula i može se apsorbirati u udaljenom dijelu istih.

Većina laktoferrina u plazmi kod odraslih ljudi dolazi iz neutrofila, gdje se skladišti u specifičnim sekundarnim granulama i u tercijarnim granulama (iako u nižim koncentracijama).

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). Antivirusna svojstva laktoferina - prirodna molekula imunosti. Molekule, 16 (8), 6992-7018.
3. Brock, J. (1995). Laktoferrin: multifunkcionalni imunoregulacijski protein? Imunologija danas, 16 (9), 417-419.
4. Brock, JH (2002). Fiziologija laktoferina. Biokemija i stanična biologija, 80 (1), 1-6.
5. González-Chávez, SA, Arévalo-Gallegos, S., i Rascón-Cruz, Q. (2009). Laktoferrin: struktura, funkcija i primjene. Međunarodni časopis za antimikrobna sredstva, 33 (4), 301-e1.
6. Levay, PF, i Viljoen, M. (1995). Laktoferrin: opći pregled. Haematologica, 80 (3), 252-267.
7. Naot, D., Grey, A., Reid, IR, i Cornish, J. (2005). Laktoferrin - novi faktor rasta kosti. Clinical Medicine & Research, 3 (2), 93-101.
8. Sanchez, L., Calvo, M. i Brock, JH (1992). Biološka uloga laktoferina. Arhivi bolesti u djetinjstvu, 67 (5), 657.