Lektin

Ej att förväxla med leptin eller lecitin .
Lateralt hemagglutinin

Lektiner är kolhydratbindande proteiner som är mycket specifika för sockergrupper som ingår i andra molekyler, så orsakar agglutination av särskilda celler eller utfällning av glykokonjugat och polysackarider . Lektiner har en roll i igenkänning på cellulär och molekylär nivå och spelar många roller i biologiska igenkänningsfenomen som involverar celler, kolhydrater och proteiner. Lektiner förmedlar också vidhäftning och bindning av bakterier , virus och svampar till deras avsedda mål.

Lektiner är allmänt förekommande i naturen och finns i många livsmedel. Vissa livsmedel, som bönor och spannmål, behöver kokas, jäsas eller groddas för att minska lektinhalten. Vissa lektiner är fördelaktiga, såsom CLEC11A , som främjar bentillväxt, medan andra kan vara kraftfulla toxiner såsom ricin .

Lektiner kan inaktiveras av specifika mono- och oligosackarider , som binder till intagna lektiner från spannmål, baljväxter, nattskuggväxter och mejeriprodukter; bindning kan förhindra deras vidhäftning till kolhydraterna i cellmembranet. Selektiviteten hos lektiner betyder att de är användbara för att analysera blodgrupp , och de har undersökts för potentiell användning i genetiskt modifierade grödor för att överföra resistens mot skadedjur.

Etymologi

Tabell över de viktigaste växtlektinerna
Lektin symbol Namn på lektin Källa Ligandmotiv
Mannosbindande lektiner
ConA Concanavalin A Canavalia ensiformis a-D-mannosyl- och a-D-glukosylrester

grenade α-mannosidic strukturer (hög α-mannos typ, eller hybrid typ och biantennära komplex typ N-glykaner)
LCH Linslektin Lens culinaris Fukosylerad kärnregion av bi- och triantennära komplex typ N-glykaner
GNA Snödroppelektin Galanthus nivalis ai-3 och ai-6 länkade högmannosstrukturer
Galaktos / N-acetylgalaktosaminbindande lektiner
RCA Ricin , Ricinus communis agglutinin, RCA120 Ricinus communis Galpl-4GalNAcpl-R
PNA Jordnötsagglutinin Arachis hypogaea Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (T-antigen)
AIL Jacalin Artocarpus integrifolia (Sia)Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (T-antigen)
VVL Hårig vicker lektin Vicia villosa GalNAcα-Ser/Thr (Tn-antigen)
N-acetylglukosaminbindande lektiner
WGA Agglutinin från vetegroddar Triticum vulgaris GlcNAcβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc, Neu5Ac (sialinsyra)
N-acetylneuraminsyrabindande lektiner
SNA Fläderlektin Sambucus nigra Neu5Aca2-6Gal(NAc)-R
MAL Maackia amurensis leukoagglutinin Maackia amurensis Neu5Ac/Gcα2,3Galβ1,4Glc(NAc)
MAH Maackia amurensis hemoagglutinin Maackia amurensis Neu5Ac/Gcα2,3Galβ1,3(Neu5Acα2,6)GalNac
Fucose bindande lektiner
UEA Ulex europaeus agglutinin Ulex europaeus Fuca1-2Gal-R
AAL Aleuria aurantia lektin Aleuria aurantia Fucα1-2Galβ1-4(Fucα1-3/4)Galβ1-4GlcNAc,

R2-GlcNAcβ1-4(Fucα1-6)GlcNAc-R1

William C. Boyd ensam och sedan tillsammans med Elizabeth Shapleigh introducerade termen "lectin" 1954 från det latinska ordet lectus , "chosen" (från verbet legere , att välja eller välja ut).

Biologiska funktioner

Lektiner förekommer överallt i naturen. De kan binda till en löslig kolhydrat eller till en kolhydratdel som är en del av ett glykoprotein eller glykolipid . De agglutinerar typiskt vissa djurceller och/eller fäller ut glykokonjugat . De flesta lektiner har inte enzymatisk aktivitet.

En oligosackarid (visad i grått) bunden i bindningsstället för ett växtlektin ( Griffonia simplicifolia isolectin IV i komplex med Lewis b- blodgruppsdeterminanten ); endast en del av oligosackariden (central, i grått) visas för tydlighetens skull.

Djur

Lektiner har dessa funktioner hos djur:

  • Reglering av cellvidhäftning
  • Reglering av glykoproteinsyntes
  • Reglering av blodproteinnivåer
  • Bindningen av lösliga extracellulära och intercellulära glykoproteiner
  • Som en receptor på ytan av däggdjursleverceller för igenkänning av galaktosrester , vilket resulterar i avlägsnande av vissa glykoproteiner från cirkulationssystemet
  • Som en receptor som känner igen hydrolytiska enzymer som innehåller mannos-6-fosfat och riktar in sig på dessa proteiner för leverans till lysosomerna ; I-cellssjukdom är en typ av defekt i just detta system.
  • Lektiner är kända för att spela viktiga roller i det medfödda immunförsvaret . Lektiner som det mannosbindande lektinet hjälper till att förmedla första linjens försvar mot invaderande mikroorganismer . Andra immunlektiner spelar en roll i själv-icke-självdiskriminering och de modulerar sannolikt inflammatoriska och autoreaktiva processer. Intellektiner (lektiner av X-typ) binder mikrobiella glykaner och kan även fungera i det medfödda immunsystemet. Lektiner kan vara involverade i mönsterigenkänning och patogeneliminering i den medfödda immuniteten hos ryggradsdjur inklusive fiskar.

Växter

Lektinernas funktion i växter ( baljväxtlektin ) är fortfarande osäker. En gång ansågs vara nödvändig för rhizobiabindning uteslöts denna föreslagna funktion genom lektin-knockout- transgenstudier .

Den stora koncentrationen av lektiner i växtfrön minskar med tillväxten, och antyder en roll för växternas groning och kanske för själva fröets överlevnad. Bindningen av glykoproteiner på ytan av parasitiska celler tros också vara en funktion. Flera växtlektiner har visat sig känna igen icke- kolhydratligander som i första hand är hydrofoba till sin natur, inklusive adenin , auxiner , cytokinin och indolättiksyra , såväl som vattenlösliga porfyriner . Dessa interaktioner kan vara fysiologiskt relevanta, eftersom vissa av dessa molekyler fungerar som fytohormoner .

Lektinreceptorkinaser (LecRKs) tros känna igen skada associerade molekylära mönster (DAMPs), som skapas eller frisätts från växtätare attack. [ Citat behövs ] I Arabidopsis har LecRKs Clade 1 av baljväxttyp 11 LecRK-proteiner. LecRK-1.8 har rapporterats känna igen extracellulära NAD- molekyler och LecRK-1.9 har rapporterats känna igen extracellulära ATP- molekyler. [ citat behövs ]

Bakterier och virus

Vissa hepatit C virala glykoproteiner kan fästa till lektiner av C-typ på värdcellytan (leverceller) för att initiera infektion. För att undvika eliminering från kroppen av det medfödda immunsystemet uttrycker patogener (t.ex. viruspartiklar och bakterier som infekterar mänskliga celler) ofta ytlektiner som kallas adhesiner och hemagglutininer som binder till vävnadsspecifika glykaner på värdcellsytornas glykoproteiner och glykolipider . Flera virus, inklusive influensa och flera virus i familjen Paramyxoviridae , använder denna mekanism för att binda och ta sig in i målceller.

Använda sig av

Inom medicin och medicinsk forskning

Renade lektiner är viktiga i en klinisk miljö eftersom de används för blodtypning . Vissa av glykolipiderna och glykoproteinerna på en individs röda blodkroppar kan identifieras av lektiner.

  • Ett lektin från Dolichos biflorus används för att identifiera celler som tillhör A1-blodgruppen.
  • Ett lektin från Ulex europaeus används för att identifiera H-blodgruppsantigenet.
  • Ett lektin från Vicia graminea används för att identifiera N-blodgruppsantigenet.
  • Ett lektin från Iberis amara används för att identifiera M-blodgruppsantigenet.
  • Ett lektin från kokosmjölk används för att identifiera Theros- antigen.
  • Ett lektin från Carex används för att identifiera R-antigen.

Inom neurovetenskap används den anterograda märkningsmetoden för att spåra vägen för efferenta axoner med PHA-L , ett lektin från njurbönan .

Ett lektin ( BanLec ) från bananer hämmar HIV-1 in vitro . Akylektiner, isolerade från Tachypleus tridentatus , visar specifik agglutinerande aktivitet mot humana erytrocyter av A-typ. Anti-B-agglutininer såsom anti-BCJ och anti-BLD separerade från Charybdis japonica respektive Lymantria dispar är av värde både vid rutinmässig blodgruppering och forskning.

I att studera kolhydratigenkänning av proteiner

Lektinhistokemi av fiskmuskler infekterade av en myxozoan

Lektiner från baljväxter, såsom PHA eller concanavalin A , har använts i stor utsträckning som modellsystem för att förstå den molekylära grunden för hur proteiner känner igen kolhydrater, eftersom de är relativt lätta att få tag i och har en mängd olika sockerspecificiteter. De många kristallstrukturerna av baljväxtlektiner har lett till en detaljerad insikt om atomära interaktioner mellan kolhydrater och proteiner.

Som ett biokemiskt verktyg

Concanavalin A och andra kommersiellt tillgängliga lektiner har använts i stor utsträckning vid affinitetskromatografi för att rena glykoproteiner.

I allmänhet kan proteiner karakteriseras med avseende på glykoformer och kolhydratstruktur med hjälp av affinitetskromatografi , blotting , affinitetselektrofores och affinitetsimmunoelektroforis med lektiner, såväl som i mikroarrayer , som i evanescent -field fluorescensassisterad lektinmikroarray.

I biokemisk krigföring

Ett exempel på de kraftfulla biologiska egenskaperna hos lektiner är det biokemiska stridsmedlet ricin. Proteinet ricin är isolerat från frön från ricinoljeväxten och består av två proteindomäner . Abrin från jequirity pea är liknande:

  • En domän är ett lektin som binder galaktosylrester på cellytan och gör det möjligt för proteinet att komma in i celler.
  • Den andra domänen är ett N- glykosidas som klyver nukleobaser från ribosomalt RNA, vilket resulterar i hämning av proteinsyntes och celldöd.

Kostlektin

Leucoagglutinin är ett giftigt fytohemagglutinin som finns i rå Vicia faba (favaböna).

Lektiner är utbredda i naturen, och många livsmedel innehåller proteinerna. Vissa lektiner kan vara skadliga om de är dåligt tillagade eller konsumeras i stora mängder. De är mest potenta när de är råa; kokning, stuvning eller blötläggning i vatten i flera timmar kan göra de flesta lektiner inaktiva. Att laga råa bönor på låg värme, till exempel i en långsam spis , kommer dock inte att ta bort alla lektiner.

Vissa studier har funnit att lektiner kan störa absorptionen av vissa mineraler, såsom kalcium , järn , fosfor och zink . Bindningen av lektiner till celler i matsmältningskanalen kan störa nedbrytningen och absorptionen av vissa näringsämnen, och eftersom de binder till celler under långa perioder, hävdar vissa teorier att de kan spela en roll vid vissa inflammatoriska tillstånd som reumatoid artrit och typ 1- diabetes , men forskning som stödjer påståenden om långsiktiga hälsoeffekter hos människor är begränsad och de flesta befintliga studier har fokuserat på utvecklingsländer där undernäring kan vara en faktor, eller kostvalen annars är begränsade.

Lektinfri kost

Huvudartikel: lektinfri kost

Den första författaren som förespråkade en lektinfri diet var Peter J. D'Adamo, en naturläkare som är mest känd för att främja blodtypsdieten . Han hävdade att lektiner kan skada en persons blodgrupp genom att störa matsmältningen, matomsättningen, hormoner, insulinproduktionen - och bör därför undvikas. D'Adamo gav inga vetenskapliga bevis eller publicerade data för sina påståenden, och hans diet har kritiserats för att göra felaktiga påståenden om biokemi.

Steven Gundry föreslog en lektinfri diet i sin bok The Plant Paradox (2017). Det utesluter ett stort utbud av vanliga livsmedel, inklusive fullkorn , baljväxter och de flesta frukter, såväl som nattljusgrönsaker : tomater, potatis, aubergine, paprika och chilipeppar. Gundrys påståenden om lektiner anses vara pseudovetenskap . Hans bok citerar studier som inte har något att göra med lektiner, och några som visar - i motsats till hans egna rekommendationer - att undvikande av fullkornsvete, korn och råg kommer att tillåta ökningen av skadliga bakterier samtidigt som det minskar användbara bakterier.

Giftighet

Lektiner är en av många giftiga beståndsdelar i många råa växter som inaktiveras genom korrekt bearbetning och beredning (t.ex. tillagning med värme, jäsning). Till exempel innehåller råa kidneybönor naturligt toxiska nivåer av lektin (t.ex. fytohemagglutinin) . Biverkningar kan innefatta näringsbrister och immunförsvar ( allergiska ) reaktioner.

Hemagglutination

Lektiner anses vara en stor familj av proteinantinäringsämnen , som är specifika sockerbindande proteiner som uppvisar reversibla kolhydratbindande aktiviteter. Lektiner liknar antikroppar i sin förmåga att agglutinera röda blodkroppar.

Många baljväxtfrön har visat sig innehålla hög lektinaktivitet, kallad hemagglutination . Soja är den viktigaste baljväxtgrödan i denna kategori. Dess frön innehåller hög aktivitet av sojabönlektiner ( sojabönagglutinin eller SBA).

Historia

noterades växtlektinerna, även kända som fytohemagglutininer , för sin särskilt höga specificitet för främmande glykokonjugat (t.ex. svampar och djur) och användes i biomedicin för blodcellstestning och i biokemi. för fraktionering . [ citat behövs ]

Även om de först upptäcktes för mer än 100 år sedan i växter, är det nu känt att lektiner finns i naturen. Den tidigaste beskrivningen av ett lektin tros ha getts av Peter Hermann Stillmark i hans doktorsavhandling som presenterades 1888 för universitetet i Dorpat . Stillmark isolerade ricin, ett extremt giftigt hemagglutinin, från frön från ricinväxten ( Ricinus communis) .

Det första lektinet som renades i stor skala och tillgängligt på kommersiell basis var concanavalin A , som nu är det mest använda lektinet för karakterisering och rening av sockerhaltiga molekyler och cellstrukturer. Baljväxtlektinerna är förmodligen de mest välstuderade lektinerna .

Se även

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Lectin&oldid=1139416458 "