LACTOFERRIN: STRUKTUR OG FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den lactoferrin, også kendt som apolactoferrina eller lactotransferrin, er et glycoprotein produceret af mange pattedyrarter med evnen til at binde og overførsel jernioner (Fe3 +). Det findes i meget af kropsvæskerne og er relateret til det jernbindende protein i plasma kendt som "transferrin."

Det blev isoleret i 1939 af Sorensen og Sorensen fra kvægmælk, og næsten 30 år senere, i 1960, bestemte Johannson sin tilstedeværelse i human mælk (dets navn stammer fra klassificeringen som det mest rigelige jernbindende protein i verden). mælk).

Lactoferrin-struktur (Kilde: Lijealso via Wikimedia Commons)

Senere undersøgelser identificerede lactoferrin i andre eksokrine kirtelsekretioner såsom galde, bugspytkirtelsaft og sekretioner af tyndtarmen såvel som i de sekundære granulater af neutrofiler, plasmaceller, der hører til immunsystemet.

Dette protein findes også i tårer, spyt, sæd, vaginalvæsker, bronchiale og næse sekretioner og urin, selvom det er særlig rigeligt i mælk (det er det næsthøjeste koncentrationsprotein efter kasein) og råmælk.

Selv om det oprindeligt blot blev betragtet som et protein med bakteriostatisk aktivitet i mælk, er det et protein med en lang række biologiske funktioner, skønt ikke alle af dem har at gøre med dets evne til at overføre jernioner.

Struktur af lactoferrin

Lactoferrin er som nævnt et glycoprotein med en molekylvægt på ca. 80 kDa, som er sammensat af 703 aminosyrerester, hvis sekvens har stor homologi mellem forskellige arter. Det er et basisk protein, positivt ladet og med et isoelektrisk punkt mellem 8 og 8,5.

N lob og C lob

Den består af en enkelt polypeptidkæde, der er foldet til dannelse af to symmetriske flikker kaldet N-loppen (rest 1-332) og C-loppen (resterne 344-703), der deler 33-41% homologi med hinanden.

Både N-loppen og C-loppen er sammensat af p-foldede ark og alfa-helixer, som udgør to domæner pr. Lob, domæne I og domæne II (C1, C2, N1 og N2).

Begge lober er forbundet gennem et "hængslet" område, der består af en alfa-helix mellem resterne 333 og 343, hvilket giver proteinet større molekylær fleksibilitet.

Analyse af aminosyresekvensen for dette protein afslører et stort antal potentielle steder for glycosylering. Graden af ​​glycosylering er meget variabel og bestemmer resistens over for proteaseaktivitet eller til betydeligt lav pH. Det mest almindelige saccharid i dets kulhydratdel er mannose med ca. 3% hexosesukker og 1% hexosaminer.

Hver lob af lactoferrin er i stand til at binde reversibelt til to metalioner, enten jern (Fe2 +, Fe3 +), kobber (Cu2 +), zink (Zn2 +), kobolt (Co3 +) eller mangan (Mn2 +), i synergi med en bicarbonation.

Andre molekyler

Det kan også binde, selv om det er med en lavere affinitet, til andre molekyler, såsom lipopolysaccharider, glycosaminoglycaner, DNA og heparin.

Når proteinet er bundet til to jernioner kaldes det hololactoferrin, mens det er i sin "frie" form kaldes det apolactoferrin, og når det kun er bundet til et jernatom, kaldes det monoferrisk lactoferrin.

Apolactoferrin har en åben konformation, mens hololactoferrin har en lukket konfiguration, hvilket gør det mere modstandsdygtigt over for proteolyse.

Andre former for lactoferrin

Nogle forfattere beskriver eksistensen af ​​tre isoformer af lactoferrin: α, β og γ. Lactoferrin-a-formen betegnes som den med jernbindende kapacitet og ingen ribonukleaseaktivitet. Lactoferrin-p- og lactoferrin-y-formerne har ribonukleaseaktivitet, men er ikke i stand til at binde til metalioner.

Funktioner

Lactoferrin er et glycoprotein med en meget højere affinitet for jernbinding end transferrin, et jerntransportørprotein i blodplasma, hvilket giver det muligheden for at binde jernioner i en lang række pH.

I betragtning af at det har en nettopositiv ladning og er fordelt i forskellige væv, er det et multifunktionelt protein, der er involveret i forskellige fysiologiske funktioner, såsom:

- Regulering af tarmjernabsorption

- Immunresponsprocesser

- Kroppens antioxidantmekanismer

- Virker som et anticarcinogent og antiinflammatorisk middel

- Det er et beskyttelsesmiddel mod mikrobielle infektioner

- Arbejder som en transskriptionsfaktor

- Det er involveret i hæmning af proteaser

- Det er et antiviralt, antifungalt og antiparasitisk protein

- Det fungerer også som en prokoagulant og har ribonukleaseaktivitet

- Det er en knoglevækstfaktor.

Strukturel repræsentation af lactoferrin og en E. coli siderophore (Kilde: W. Henley via Wikimedia Commons)

Med hensyn til bekæmpelse af mikrobielle infektioner virker lactoferrin på to måder:

- Sekventering af jern på infektionssteder (som forårsager en ernæringsmangel i infektiøse mikroorganismer, der fungerer som en bakteriostatisk) eller

- Interagerer direkte med det infektiøse middel, som kan forårsage cellelysering.

Farmakologiske anvendelser

Lactoferrin kan opnås direkte ved at blive renset fra komælk, men andre moderne systemer er baseret på dets produktion som et rekombinant protein i forskellige organismer med let, hurtig og økonomisk vækst.

Som en aktiv forbindelse i nogle lægemidler bruges dette protein til behandling af mave- og tarmsår samt diarré og hepatitis C.

Det bruges mod infektioner af bakteriel og viral oprindelse, og det bruges desuden som et stimulerende middel til immunsystemet til forebyggelse af nogle patologier, såsom kræft.

Kilder til lactoferrin i den menneskelige krop

Ekspressionen af ​​dette protein kan initialt påvises i de to og fire cellestadier af embryonisk udvikling og derefter i blastocyststadiet, indtil implantationens øjeblik.

Senere dokumenteres det i neutrofiler og i epitelcellerne i fordøjelses- og reproduktionssystemerne under dannelse.

Syntesen af ​​dette protein udføres i den myeloide og sekretoriske epithelia. Hos et voksent menneske påvises de højeste niveauer af lactoferrinekspression i modermælk og råmelk.

Det kan også findes i mange slimhindesekretioner, såsom livmoder-, sæd- og vaginalvæsker, spyt, galden, bugspytkirtelsaft, små tarmudskillelser, næseudskillelser og tårer. Niveauer af dette protein har vist sig at ændre sig under graviditet og under menstruationscyklussen hos kvinder.

I år 2000 blev produktionen af ​​lactoferrin i nyrerne bestemt, hvor det udtrykkes og udskilles gennem opsamlingsrørene og kan reabsorberes i den distale del af det samme.

Det meste af plasmalactoferrin hos voksne mennesker kommer fra neutrofiler, hvor det opbevares i specifikke sekundære granuler og i tertiære granuler (skønt i lavere koncentrationer).

Referencer

1. Adlerova, L., Bartoskova, A., & Faldyna, M. (2008). Lactoferrin: en anmeldelse. Veterinarni Medicina, 53 (9), 457-468.
2. Berlutti, F., Pantanella, F., Natalizi, T., Frioni, A., Paesano, R., Polimeni, A., & Valenti, P. (2011). Antivirale egenskaber ved lactoferrin - et naturligt immunitetsmolekyle. Molekyler, 16 (8), 6992-7018.
3. Brock, J. (1995). Lactoferrin: et multifunktionelt immunregulerende protein? Immunologi i dag, 16 (9), 417-419.
4. Brock, JH (2002). Lactoferrins fysiologi. Biokemi og cellebiologi, 80 (1), 1-6.
5. González-Chávez, SA, Arévalo-Gallegos, S., & Rascón-Cruz, Q. (2009). Lactoferrin: struktur, funktion og applikationer. International tidsskrift for antimikrobielle stoffer, 33 (4), 301-e1.
6. Levay, PF, & Viljoen, M. (1995). Lactoferrin: en generel gennemgang. Haematologica, 80 (3), 252-267.
7. Naot, D., Gray, A., Reid, IR, & Cornish, J. (2005). Lactoferrin - en ny knoglevækstfaktor. Clinical Medicine & Research, 3 (2), 93-101.
8. Sanchez, L., Calvo, M., & Brock, JH (1992). Lactoferrins biologiske rolle. Arkiv for sygdom i barndommen, 67 (5), 657.