LAKTOFERRIN: STRUKTUR OCH FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den laktoferrin , även känd som apolactoferrina eller lactotransferrin, är ett glykoprotein som produceras av många däggdjursarter som har förmågan att binda och överföring järnjoner (Fe3 +). Det finns i mycket av kroppsvätskorna och är relaterat till det järnbindande proteinet i plasma som kallas "transferrin".

1939 isolerades av Sorensen och Sorensen från nötkreaturmjölk, och nästan 30 år senare, 1960, bestämde Johannson sin närvaro i bröstmjölk (namnet härstammar från klassificeringen som det mest rikliga järnbindande proteinet i världen). mjölk).

Lactoferrin-struktur (Källa: Lijealso via Wikimedia Commons)

Senare undersökningar identifierade laktoferrin i andra exokrina körtelutsöndringar som galla, pancreasjuice och sekretioner i tunntarmen, såväl som i de sekundära granulerna av neutrofiler, plasmaceller som tillhör immunsystemet.

Detta protein finns också i tårar, saliv, sperma, vaginalvätskor, bronchiala och näsa sekretioner och urin, även om det är särskilt rikligt med mjölk (det är det näst högsta koncentrationsproteinet efter kasein) och råmjölk.

Även om det ursprungligen betraktades som ett protein med bakteriostatisk aktivitet i mjölk, är det ett protein med en mängd olika biologiska funktioner, även om inte alla av dem har att göra med dess förmåga att överföra järnjoner.

Struktur av laktoferrin

Laktoferrin är, som nämnts, ett glykoprotein med en molekylvikt av cirka 80 kDa, som består av 703 aminosyrarester vars sekvens har stor homologi mellan olika arter. Det är ett basiskt protein, positivt laddat och med en isoelektrisk punkt mellan 8 och 8,5.

N lob och C lob

Den består av en enda polypeptidkedja som är vikta för att bilda två symmetriska lober som kallas N-loben (resterna 1-332) och C-loben (resterna 344-703) som delar 33-41% homologi med varandra.

Både N-loben och C-loben består av p-vikta ark och alfa-helix, som utgör två domäner per lob, domän I och domän II (C1, C2, N1 och N2).

Båda loberna är förbundna genom ett "gångjärn" -område som består av en alfa-spiral mellan resterna 333 och 343, vilket ger större molekylär flexibilitet för proteinet.

Analys av aminosyrasekvensen för detta protein avslöjar ett stort antal potentiella platser för glykosylering. Graden av glykosylering är mycket varierande och bestämmer resistens mot proteasaktivitet eller mot betydligt lågt pH. Den vanligaste sackariden i kolhydratdelen är mannos, med cirka 3% hexossocker och 1% hexosaminer.

Varje laktoferrinlapp kan binda reversibelt till två metalljoner, antingen järn (Fe2 +, Fe3 +), koppar (Cu2 +), zink (Zn2 +), kobolt (Co3 +) eller mangan (Mn2 +), i synergi med en bikarbonatjon.

Andra molekyler

Det kan också binda, även om det har en lägre affinitet, till andra molekyler såsom lipopolysackarider, glykosaminoglykaner, DNA och heparin.

När proteinet är bundet till två järnjoner kallas det hololactoferrin, medan det är i sin "fria" form kallas det apolactoferrin och när det bara är bundet till en järnatom kallas det monoferriskt laktoferrin.

Apolactoferrin har en öppen konformation, medan hololactoferrin har en stängd konfiguration, vilket gör det mer resistent mot proteolys.

Andra former av laktoferrin

Vissa författare beskriver förekomsten av tre isoformer av laktoferrin: α, β och γ. Laktoferrin-a-formen betecknas som den med järnbindande kapacitet och ingen ribonukleasaktivitet. Formerna laktoferrin-p och laktoferrin-y har ribonukleasaktivitet, men kan inte binda till metalljoner.

Funktioner

Laktoferrin är ett glykoprotein med en mycket högre affinitet för järnbindning än transferrin, ett järntransportörprotein i blodplasma, vilket ger det förmågan att binda järnjoner i ett brett spektrum av pH.

Med tanke på att den har en nettopositiv laddning och distribueras i olika vävnader är det ett multifunktionellt protein som är involverat i olika fysiologiska funktioner såsom:

- Reglering av tarmjärnabsorption

- Immunsvarsprocesser

- Kroppens antioxidantmekanismer

- Fungerar som ett cancerframkallande och antiinflammatoriskt medel

- Det är ett skyddande medel mot mikrobiella infektioner

- Fungerar som en transkriptionsfaktor

- Det är involverat i hämningen av proteaser

- Det är ett antiviralt, svampdödande och antiparasitiskt protein

- Det fungerar också som ett prokoagulant och har ribonukleasaktivitet

- Det är en bentillväxtfaktor.

Strukturell representation av laktoferrin och en E. coli siderophore (Källa: W. Henley via Wikimedia Commons)

När det gäller kampen mot mikrobiella infektioner verkar laktoferrin på två sätt:

- Sequestering av järn på infektionsställen (vilket orsakar en näringsbrist hos infektiösa mikroorganismer, fungerar som en bakteriostatisk) eller

- Interagera direkt med det infektiösa medlet, vilket kan orsaka celllys.

Farmakologiska användningar

Laktoferrin kan erhållas direkt genom att renas från komjölk, men andra moderna system är baserade på dess produktion som ett rekombinant protein i olika organismer med lätt, snabb och ekonomisk tillväxt.

Som en aktiv förening i vissa läkemedel används detta protein för behandling av magsår och tarmsår samt diarré och hepatit C.

Det används mot infektioner av bakteriellt och viralt ursprung och dessutom används det som ett stimulerande medel för immunsystemet för att förebygga vissa sjukdomar som cancer.

Källor till laktoferrin i människokroppen

Uttrycket av detta protein kan initialt detekteras i de två och fyra cellstadierna i embryonutvecklingen och sedan i blastocyststadiet, tills implantationstillfället.

Senare framgår det i neutrofiler och i epitelcellerna i matsmältnings- och reproduktionssystemen vid bildning.

Syntesen av detta protein utförs i myeloid och sekretorisk epitel. Hos en vuxen människa detekteras de högsta nivåerna av laktoferrinuttryck i bröstmjölk och råmjölk.

Det finns också i många slemutsekret såsom livmoder, sperma och vaginala vätskor, saliv, gall, pankreasjuice, små tarmsekret, näsutskott och tårar. Nivåer av detta protein har visat sig förändras under graviditet och under menstruationscykeln hos kvinnor.

År 2000 bestämdes produktionen av laktoferrin i njurarna, där den uttrycks och utsöndras genom uppsamlingsrören och kan reabsorberas i den distala delen av densamma.

Det mesta av plasmalaktoferrin hos vuxna människor kommer från neutrofiler, där det förvaras i specifika sekundära granuler och i tertiära granuler (även om de är i lägre koncentrationer).

referenser

1. Adlerova, L., Bartoskova, A., & Faldyna, M. (2008). Lactoferrin: en recension. Veterinarni Medicina, 53 (9), 457-468.
2. Berlutti, F., Pantanella, F., Natalizi, T., Frioni, A., Paesano, R., Polimeni, A., & Valenti, P. (2011). Antivirala egenskaper hos laktoferrin - en naturlig immunitetsmolekyl. Molekyler, 16 (8), 6992-7018.
3. Brock, J. (1995). Laktoferrin: ett multifunktionellt immunreglerande protein? Immunologi idag, 16 (9), 417-419.
4. Brock, JH (2002). Fysiologin för laktoferrin. Biokemi och cellbiologi, 80 (1), 1-6.
5. González-Chávez, SA, Arévalo-Gallegos, S., & Rascón-Cruz, Q. (2009). Laktoferrin: struktur, funktion och applikationer. Internationell tidskrift för antimikrobiella medel, 33 (4), 301-e1.
6. Levay, PF, & Viljoen, M. (1995). Lactoferrin: en allmän översyn. Haematologica, 80 (3), 252-267.
7. Naot, D., Gray, A., Reid, IR, & Cornish, J. (2005). Laktoferrin - en ny bentillväxtfaktor. Clinical Medicine & Research, 3 (2), 93-101.
8. Sanchez, L., Calvo, M., & Brock, JH (1992). Laktoferrins biologiska roll. Arkiv över sjukdomar i barndomen, 67 (5), 657.