Lectina
As lectinas son glicoproteínas[1] que se unen a carbohidratos doutras moléculas (como glicoproteínas que son conteñen carbohidratos como parte integrante das mesmas, pero a súa función é unirse a carbohidratos doutras moléculas). As lectinas son moi específicas para os residuos de azucres aos que se unen, especialmente, no caso das lectinas de plantas, que mostran unha alta especificidade para unirse a certos glicoconxugados alleos (por exemplo, de fungos, ou animais).[2] As lectinas xogan un papel no fenómeno do recoñecemento biolóxico no que están implicadas células e proteínas.[3][4] Por exemplo, unha hipótese sostén que algunhas glicoproteínas virais do virus da hepatite C se unen a lectinas tipo C na superficie da célula hóspede hepática para realizar a infección.[5] As lectinas poden ser inutilizadas por monosacáridos e oligosacáridos específicos, que se unen ás lectinas inxeridas procedentes de cereais, legumes, beladona (Atropa belladonna) e produtos lácteos; esta unión pode impedir que se liguen aos carbohidratos da membrana plasmática, que son as súas dianas habituais.[6]
Etimoloxía
| Táboa das lectinas principais [7] | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Símbolo da lectina | Nome da lectina | Fontes | Motivo ligando | ||
| Lectinas que se unen á manosa | |||||
| ConA | Concanavalina A | Canavalia ensiformis | residuos α-D-manosil e α-D-glicosil estruturas ramificadas α-manosídicas (tipo rico en α-manosa, ou tipo híbrido e N-glicanos tipo complexo biantenario) | ||
| LCH | Lectina de lentella | Lens culinaris | rexión central fucosilada de N-glicanos de tipo complexo bi- e triantenario | ||
| GNA | Lectina de galanto | Galanthus nivalis | estruturas altas en manosa con enlaces α 1-3 e α 1-6 | ||
| Lectinas que se unen á galactosa/N-acetilgalactosamina | |||||
| RCA | Ricina, aglutinina de Ricinus communis, RCA120 | Ricinus communis | Galβ1-4GalNAcβ1-R | ||
| PNA | Aglutinina de cacahuete | Arachis hypogaea | Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (antíxeno T) | ||
| AIL | Jacalina[8] | Artocarpus integrifolia | (Sia)Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (antíxeno T) | ||
| VVL | Lectina de Vicia villosa | Vicia villosa | GalNAcα-Ser/Thr (Tn-Antigen) | ||
| Lectinas que se unen á N-acetilglicosamina | |||||
| WGA | Aglutinina do xerme de trigo, WGA | Triticum vulgaris | GlcNAcβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc, Neu5Ac (ácido siálico) | ||
| Lectinas que se unen ao ácido N-acetilneuramínico | |||||
| SNA | Lectina de sabugueiro | Sambucus nigra | Neu5Acα2-6Gal(NAc)-R | ||
| MAL | Leucoaglutinina de Maackia amurensis | Maackia amurensis | Neu5Ac/Gcα2,3Galβ1,4Glc(NAc) | ||
| MAH | Hemaglutinina de Maackia amurensis | Maackia amurensis | Neu5Ac/Gcα2,3Galβ1,3(Neu5Acα2,6)GalNac | ||
| Lectinas que se unen á fucosa | |||||
| UEA | Aglutinina de toxo | Ulex europaeus | Fucα1-2Gal-R | ||
| AAL | Lectina de Aleuria aurantia | Aleuria aurantia | Fucα1-2Galβ1-4(Fucα1-3/4)Galβ1-4GlcNAc, R2-GlcNAcβ1-4(Fucα1-6)GlcNAc-R1 | ||
O nome lectina deriva da palabra latina legere, que significa aquí "seleccionar" (entre outros significados da palabra, como "ler").
Historia
Aínda que as lectinas se descubriron nas plantas hai máis de 100 anos, agora sábese que están presentes por toda a natureza. Crese que a primeira descrición dunha lectina a fixo Peter Hermann Stillmark na súa tese de doutoramento presentada en 1888 na Universidade de Dorpat. Stillmark illou a ricina, unha hemaglutinina extremadamente tóxica, das sementes de Ricinus communis. A primeira lectina que se purificou a grande escala e para aproveitamento comercial foi a concanavalina A, que é agora a lectina máis usada para a caracterización e purificación de moléculas que conteñen azucres e estruturas celulares. As lectinas de legumes son probablemente as mellor estudadas.
Funcións biolóxicas
A maioría das lectinas non teñen actividade encimática e o sistema inmunitario non as produce naturalmente. As lectinas aparecen ubicuamente na natureza. Poden unirse a un carbohidrato soluble ou a un resto carbohidrato que forma parte dunha glicoproteína ou glicolípido. Tipicamente provocan a aglutinación de certas células animais ou o precipitado de glicoconxugados.
Funcións en animais
As lectinas realizan moitas funcións biolóxicas nos animais, desde a regulación da adhesión celular á síntese de glicoproteínas e o control dos niveis de proteínas no sangue. Poden tamén unirse a glicoproteínas solubles extracelulares ou intracelulares. Algunhas lectinas atópanse na superficie de células hepáticas de mamífero que recoñecen especificamente residuos de galactosa. Crese que estes receptores da superficie celular son responsables da eliminación de certas glicoproteínas do sistema circulatorio. Outra lectina animal é o receptor que recoñece encimas hidrolíticas que conteñan manosa 6-fosfato, e se une a estas proteínas para levalas aos lisosomas. A enfermidade da célula I é un tipo de defecto que se pode dar neste sistema. As lectinas tamén xogan un importante papel no sistema inmunitario, porque recoñecen carbohidratos que se encontran exclusivamente en patóxenos, ou que son inaccesibles nas células hóspedes. Exemplos son a vía de activación do complemento da lectina e a lectina de unión á manosa.
Funcións en plantas
A función das lectinas nas plantas (lectinas de legumes) aínda non está clara. Propúxose, por exemplo, que eran necesarias para a unión dos rizobios ás raíces.
A grande concentración de lectinas nas sementes de plantas diminúe cando crecen e isto suxire que xogan un papel na xerminación das plantas e quizais na supervivencia das sementes. Tamén se cre que outra función pode ser a unión a glicoproteínas na superficie de células de parasitos. Varias lectinas de plantas recoñecen ligandos que non son carbohidratos e teñen natureza hidrofóbica, como a adenina, auxinas, citocinina, e ácido indolacético, ou tamén profirinas hidrosolubles. Propúxose que estas interaccións poden ser fisioloxicamente relevantes, xa que algunhas destas moléculas funcionan como fitohormonas.[9]
As lectinas son similares aos anticorpos na súa capacidade de aglutinaren glóbulos vermellos; porén, as lectinas non son produtos do sistema inmunitario. A toxicidade das lectinas foi identificada no consumo de alimentos con alto contido de lectinas, os cales poden producir diarrea, náuseas, inchamento, vómito, e ás veces mesmo a morte (caso da ricina). Moitas sementes de legumes teñen unha alta actividade de lectina, denominada actividade hemaglutinante. As fabas de soia crúas teñen unha grande actividade de lectinas de soia (aglutininas de soia ou SBA). As aglutininas de soia poden alterar o metabolismo do intestino delgado e danar as súas vilosidades pola súa capacidade de unirse ás superficies do bordo de microvilosidades da parte distal do intestino delgado. O procesamento destes alimentos con calor reduce a toxicidade das lectinas, pero as baixas temperaturas ou unha cocción insuficiente poden non eliminar completamente a súa toxicidade, xa que algunhas lectinas de plantas teñen certa resistencia á calor. Ademais, as lectinas poden orixinar irritación e un exceso de secreción de mucus nos intestinos, prexudicando a absorción intestinal.
Uso en ciencia, medicina e tecnoloxía
Uso en medicina e investigación médica
As lectinas purificadas son importantes nos laboratorios clínicos, porque se utilizan para análises de grupos sanguíneos.[10] Algúns dos glicolípidos e glicoproteínas dos glóbulos vermellos dunha persoa poden identificarse con lectinas.
- Unha lectina de Dolichos biflorus utilízase para identificar células do grupo sanguíneo A1.
- Unha lectina de toxo Ulex europaeus úsase para identificar o antíxeno do grupo sanguíneo H.
- Unha lectina de Vicia graminea emprégase para identificar o antíxeno do grupo sanguíneo N.
- Unha lectina de Iberis amara utilízase para identificar o antíxeno do grupo sanguíneo M.
- Unha lectina do leite de coco úsase para identificar o antíxeno Theros.
- Unha lectina de Dorex utilízase para identificar o antíxeno R.
En neurociencia, utilízase o método de etiquetado anterógrado para trazar a ruta de axóns eferentes con PHA-L, que é unha lectina do feixón (Phaseolus vulgaris).[11]
A lectina BanLec das bananas inhibe o VIH-1 in vitro.[12] As aquilectinas, illadas do artrópodo xifosuro Tachypleus tridentatus, teñen actividade aglutinante específica contra os glóbulos vermellos humanos do grupo sanguíneo A. As aglutininas anti-B como as anti-BCJ e anti-BLD do crustáceo Charybdis japonica e do lepidóptero Lymantria dispar, respectivamente, son moi valiosas nas análises de tipos sanguíneos rotineiras e en investigación.[13]
Uso no estudo do recoñecemento de carbohidratos polas proteínas
As lectinas de legumes, como as fitohemaglutininas (PHA) ou a concanavalina A foron moi utilizadas como sistemas modelo para comprender as bases moleculares do recoñecemento de carbohidratos polas proteínas, porque son relativamente doadas de obter e teñen unha ampla variedade de especificidades de azucres. Obtivéronse moitas estruturas cristalinas de lectinas de legumes, que serviron para aumentar a comprensión das interaccións atómicas entre carbohidratos e proteínas.
Uso como ferramenta bioquímica
A concanavalina A e outras lectinas comercialmente dispoñibles utilizáronse amplamente na cromatografía de afinidade para purificar glicoproteínas.[14]
En xeral, as proteínas poden caracterizarse con respecto a glicoformas e estruturas de carbohidratos por medio de cromatografía de afinidade, blotting, electroforese de afinidade e inmunoelectroforese de afinidade con lectinas ou tamén en micromatrices (microarrays).
Uso como arma bioquímica
Un exemplo dos poderosos atributos biolóxicos das lectinas é o axente usado na guerra bioquímica ricina. A proteína ricina íllase das sementes de Ricinus communis e contén dous dominios proteicos. A proteína abrina da planta Abrus precatorius é similar. Estes dominios son:
- Un dominio é unha lectina que se une a residuos galactosil da superficie celular e permite que a proteína entre na célula.
- O segundo dominio é unha N-glicosidase, que cliva nucleobases do ARNr, e como resultado inhibe a síntese de proteínas e causa a morte da célula.
Toxicidade
Dixestión e alteración inmune
Os alimentos con altas concentracións de lectinas, como os feixóns, cereais, noces, e patacas, poden ser nocivos se son excesivamente consumidos crús ou non suficientemente cociñados. Os efectos adversos poden ser deficiencias nutricionais, e reaccións alérxicas inmunes.[15] Posiblemmente, a maioría dos efectos das lectinas débense a alteracións gastrointestinais orixinadas pola interacción das lectinas coas células do epitelio intestinal. Un recente estudo in vitro suxeriu que o dano causado polas lectinas pode ocorrer ao interferiren coa reparación de células epiteliais xa danadas.[16]
Lectina e resistencia á leptina
As lectinas poden causar resistencia á hormona leptina, afectando ao seu funcionamento, como indican os estudos sobre os efectos en polimorfismos dun só nucleótido sobre a función da leptina e o receptor da leptina.[17] Esta resistencia á leptina pode traducirse na aparición de doenzas, e podería favorecer a obesidade nas persoas con altos niveis de leptina.
Notas
- ↑ Cornell University. College of Agriculture and Life Sciences Plant lectins
- ↑ Els. J. M. Van Damme, Willy J. Peumans, Arpad Pusztai, Susan Bardocz (March 30, 1998). Handbook of Plant Lectins: Properties and Biomedical Applications. John Wiley & Sons. pp. 7–8. ISBN 978-0-471-96445-2. Consultado o 18 April 2013.
- ↑ URS Rutishauser and Leo Sachs (May 1, 1975). "Cell-to-Cell Binding Induced by Different Lectins" (PDF). Journal of Cell Biology (Rockefeller University Press) 65 (2): 247–257. Consultado o 28 April 2013.
- ↑ Matthew Brudner, Marshall Karpel, Calli Lear, Li Chen, L. Michael Yantosca, Corinne Scully, Ashish Sarraju, Anna Sokolovska, M. Reza Zariffard, Damon P. Eisen, Bruce A. Mungall, Darrell N. Kotton, Amel Omari, I-Chueh Huang, Michael Farzan, Kazue Takahashi, Lynda Stuart, Gregory L. Stahl, Alan B. Ezekowitz, Gregory T. Spear, Gene G. Olinger, Emmett V. Schmidt, and Ian C. Michelow1 (April 2, 2013). Bradley S. Schneider, ed. "Lectin-Dependent Enhancement of Ebola Virus Infection via Soluble and Transmembrane C-type Lectin Receptors". PLoS One. 8 (4 specific e code=e60838). PMC 3614905. doi:10.1371/journal.pone.0060838. Consultado o 18 April 2013.
- ↑ R. Bartenschlager, S. Sparacio (2007). "Hepatitis C Virus Molecular Clones and Their Replication Capacity in Vivo and in Cell Culture". Virus Research (Elsevier) 127 (2): 195–207.
- ↑ The Lectin Story
- ↑ "Lectin list" (PDF). Interchim. 2010. Consultado o 2010-05-05.
- ↑ o nome procede da árbore tropical asiática chamada jackfruit ou jack tree en inglés, do xénero Artrocarpus.
- ↑ Komath SS, Kavitha M, Swamy MJ (2006). "Beyond carbohydrate binding: new directions in plant lectin research". Org. Biomol. Chem. 4 (6): 973–88. PMID 16525538. doi:10.1039/b515446d.
- ↑ The History of Lectins by N.Sharon
- ↑ Carlson, Neil R. (2007). Physiology of behavior. Boston: Pearson Allyn & Bacon. ISBN 0-205-46724-5.
- ↑ http://www.jbc.org/content/285/12/8646.abstract "A Lectin Isolated from Bananas Is a Potent Inhibitor of HIV Replication" 2010
- ↑ http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/11250003.2010.492794 Prospect for lectins in arthropods 2010
- ↑ "Immobilized Lectin". Arquivado dende o orixinal o 11 de setembro de 2019. Consultado o 09 de novembro de 2013.
- ↑ British Journal of Nutrition (2000), 83: 207-217 Cambridge University Press
- ↑ Miyake K, Tanaka T, McNeil PL (2007). Steinhardt, Richard, ed. "Lectin-Based Food Poisoning: A New Mechanism of Protein Toxicity". PLoS ONE 2 (1): e687. PMC 1933252. PMID 17668065. doi:10.1371/journal.pone.0000687.
- ↑ T Jönsson, S Olsson, B Ahrén , T C Bøg-Hansen, A Dole and S Lindeberg (2005). "Agrarian diet and diseases of affluence – Do evolutionary novel dietary lectins cause leptin resistance?". BioMed Central Ltd.. doi 10.1186/1472-6823-5-10. . http://www.biomedcentral.com/1472-6823/5/10.
Véxase tamén
Bibliografía
- Halina Lis; Sharon, Nathan (2007). Lectins (Second ed.). Berlin: Springer. ISBN 1-4020-6605-8.
- Ni Y, Tizard I (1996). "Lectin-carbohydrate interaction in the immune system". Vet Immunol Immunopathol 55 (1–3): 205–23. PMID 9014318. doi:10.1016/S0165-2427(96)05718-2.