Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Боковой гемагглютинин

Лектины представляют собой связывающие углеводы белки , которые очень специфичны для групп сахаров, которые являются частью других молекул и поэтому вызывают агглютинацию определенных клеток или осаждение гликоконъюгатов и полисахаридов. Лектины играют важную роль в распознавании на клеточном и молекулярном уровне и играют многочисленные роли в явлениях биологического распознавания с участием клеток, углеводов и белков. [1] [2] Лектины также опосредуют прикрепление и связывание бактерий , вирусов и грибов с намеченными целями.

Лектины повсеместно распространены в природе и содержатся во многих продуктах питания. Некоторые продукты, такие как бобы и зерна, необходимо подвергать тепловой обработке или ферментации, чтобы снизить содержание лектина. Некоторые лектины полезны, например, CLEC11A , который способствует росту костей, в то время как другие могут быть сильными токсинами, такими как рицин . [3]

Лектины могут быть отключены специфическими моно- и олигосахаридами , которые связываются с проглоченными лектинами из зерновых, бобовых, пасленовых и молочных продуктов; связывание может предотвратить их прикрепление к углеводам внутри клеточной мембраны. Селективность лектинов означает, что они полезны для анализа группы крови , и они были исследованы на предмет потенциального использования в генно-инженерных культурах для передачи устойчивости к вредителям.

Этимология [ править ]

Таблица основных лектинов растений [4]
  Символ лектинаНазвание лектинаИсточникМотив лиганда
Лектины, связывающие маннозу
ConAКонканавалин АCanavalia ensiformisα-D-маннозил и α-D-глюкозильные остатки

разветвленные альфа-маннозидные структуры (тип с высоким содержанием альфа-маннозы или гибридный тип и N-гликаны двухантенарного комплекса)

LCHЛектин чечевицыLens culinarisФукозилированная сердцевина двух- и трехантеннных комплексных N-гликанов
GNAЛектин подснежникаGalanthus nivalisα 1-3 и α 1-6 связанные высокоманнозные структуры
Галактоза / N-ацетилгалактозамин связывающие лектины
RCARicin , Ricinus communis Agglutinin, RCA120Ricinus communisGalβ1-4GalNAcβ1-R
PNAАрахисовый агглютининАрахис гипогеяGalβ1-3GalNAcα1-Ser / Thr (Т-антиген)
AILЯкалинArtocarpus integrifolia(Sia) Galβ1-3GalNAcα1-Ser / Thr (Т-антиген)
ВВЛЛектин волосатой викиVicia villosaGalNAcα-Ser / Thr (Tn-антиген)
Лектины, связывающие N-ацетилглюкозамин
WGAАгглютинин зародышей пшеницы , WGATriticum vulgarisGlcNAcβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc, Neu5Ac (сиаловая кислота)
Лектины, связывающие N-ацетилнейраминовую кислоту
СНС Лектин бузиныSambucus nigraNeu5Acα2-6Gal (NAc) -R
ТЗАЛейкоагглютинин Maackia amurensisМаакия амуренсисNeu5Ac / Gcα2,3Galβ1,4Glc (NAc)
MAHГемоагглютинин Maackia amurensisМаакия амуренсисNeu5Ac / Gcα2,3Galβ1,3 (Neu5Acα2,6) GalNac
Лектины, связывающие фукозу
UEAUlex europaeus agglutininUlex europaeusFucα1-2Gal-R
AALЛектин Aleuria aurantiaAleuria aurantiaFucα1-2Galβ1-4 (Fucα1-3 / 4) Galβ1-4GlcNAc,

R2-GlcNAcβ1-4 (Fucα1-6) GlcNAc-R1

Только Уильям К. Бойд, а затем вместе с Элизабет Шепли [5] ввел термин «лектин» в 1954 году от латинского слова lego - «избранный» (от глагола legere «выбирать» или «выбирать»). [6]

Биологические функции [ править ]

Лектины повсеместно встречаются в природе. Они могут связываться с растворимым углеводом или с углеводным фрагментом, который является частью гликопротеина или гликолипида . Обычно они агглютинируют определенные клетки животных и / или осаждают гликоконъюгаты . Большинство лектинов не обладают ферментативной активностью.

Олигосахарид (показано серый цвет) , связанный в месте связывания лектин растений ( Griffonia Simplicifolia isolectin IV в комплексе с б Льюис группы крови детерминантом); только часть олигосахарида (в центре, серым цветом) показана для ясности.

Животные [ править ]

У животных лектины выполняют следующие функции:

  • Регулирование клеточной адгезии
  • Регуляция синтеза гликопротеинов
  • Регулирование уровня белка в крови
  • Связывание растворимых внеклеточных и межклеточных гликопротеинов
  • В качестве рецептора на поверхности клеток печени млекопитающих для распознавания остатков галактозы , что приводит к удалению определенных гликопротеинов из системы кровообращения.
  • Как рецептор, который распознает гидролитические ферменты, содержащие манноза-6-фосфат , и нацеливает эти белки на доставку к лизосомам ; Заболевание I-клеток - это один из типов дефектов в этой конкретной системе.
  • Известно, что лектины играют важную роль в врожденной иммунной системе . Лектины, такие как лектин , связывающий маннозу , помогают обеспечивать первую линию защиты от вторжений микроорганизмов . Другие иммунные лектины играют роль в самоограничении и, вероятно, модулируют воспалительные и аутореактивные процессы. [7] Интелектины (лектины X-типа) связывают микробные гликаны и также могут функционировать во врожденной иммунной системе. Лектины могут участвовать в распознавании образов и устранении патогенов во врожденном иммунитете позвоночных, включая рыб. [8]

Растения [ править ]

Функция лектинов в растениях ( лектин бобовых ) все еще не ясна. Эта предполагаемая функция, которую когда-то считали необходимой для связывания ризобий , была исключена в результате исследований трансгенов с нокаутом лектина . [9]

Большая концентрация лектинов в семенах растений уменьшается по мере роста и предполагает их роль в прорастании растений и, возможно, в выживании самих семян. Связывание гликопротеинов на поверхности паразитарных клеток также считается функцией. Было обнаружено, что некоторые растительные лектины распознают неуглеводные лиганды , которые в первую очередь гидрофобны по природе, включая аденин , ауксины , цитокинин и индолуксусную кислоту , а также водорастворимые порфирины . Эти взаимодействия могут быть физиологически значимыми, поскольку некоторые из этих молекул действуют как фитогормоны . [10]

Считается, что киназы лектиновых рецепторов (LecRK) распознают молекулярные паттерны, связанные с повреждениями (DAMP), которые создаются или высвобождаются в результате нападения травоядных животных. У арабидопсиса LecRKs Clade 1 бобового типа содержит 11 белков LecRK. Сообщалось, что LecRK-1.8 распознает внеклеточные молекулы НАД, а LecRK-1.9, как сообщается, распознает внеклеточные молекулы АТФ.

Бактерии и вирусы [ править ]

Некоторые гликопротеины вируса гепатита C могут прикрепляться к лектинам C-типа на поверхности клетки-хозяина (клетки печени), чтобы вызвать инфекцию. [11] Чтобы избежать выведения из организма врожденной иммунной системой , патогены (например, вирусные частицы и бактерии , инфицирующие клетки человека) часто экспрессируют поверхностные лектины, известные как адгезины и гемагглютинины, которые связываются с тканеспецифическими гликанами на гликопротеинах поверхности клетки-хозяина. и гликолипиды . [12]

Используйте [ редактировать ]

В медицине и медицинских исследованиях [ править ]

Очищенные лектины важны в клинических условиях, потому что они используются для определения группы крови . [13] Некоторые гликолипиды и гликопротеины в красных кровяных тельцах человека можно идентифицировать с помощью лектинов.

  • Лектин из Dolichos biflorus используется для идентификации клеток, принадлежащих к группе крови A1.
  • Лектин из Ulex europaeus используется для идентификации антигена группы крови H.
  • Лектин из Vicia graminea используется для идентификации антигена группы крови N.
  • Лектин из Iberis amara используется для идентификации антигена группы крови М.
  • Лектин из кокосового молока используется для определения антигена Терос .
  • Лектин от Carex используется для идентификации антигена R.

В неврологии метод антероградной маркировки используется для отслеживания пути эфферентных аксонов с помощью PHA-L , лектина из фасоли . [14]

Лектин ( BanLec ) из бананов подавляет ВИЧ-1 in vitro . [15] Ахилектины, выделенные из Tachypleus tridentatus , проявляют специфическую агглютинирующую активность против эритроцитов А-типа человека. Анти-B-агглютинины, такие как анти-BCJ и анти-BLD, выделенные из Charybdis japonica и Lymantria dispar , соответственно, представляют ценность как для обычного группирования крови, так и для исследований. [16]

При изучении распознавания углеводов белками [ править ]

Лектин гистохимия рыбы мышц заражена myxozoan

Лектины из бобовых растений, такие как ФГА или конканавалин А , широко используются в качестве модельных систем для понимания молекулярных основ того, как белки распознают углеводы, поскольку их относительно легко получить и они обладают широким спектром сахароспецифичности. Множество кристаллических структур лектинов бобовых растений привело к детальному пониманию атомных взаимодействий между углеводами и белками.

Как биохимический инструмент [ править ]

Конканавалин А и другие коммерчески доступные лектины широко используются в аффинной хроматографии для очистки гликопротеинов.[17]

В общем, белки могут быть охарактеризованы в отношении гликоформ и углеводной структуры с помощью аффинной хроматографии , блоттинга , аффинного электрофореза и аффинного иммуноэлектрофореза с лектинами, а также на микроматрицах , а также на микроматрицах лектинов с флуоресценцией затухающего поля. [18]

В биохимической войне [ править ]

Одним из примеров мощных биологических свойств лектинов является рицин - боевой биохимический агент . Белок рицин выделен из семян клещевины и включает два белковых домена . Абрин из лакричник горошины похож:

  • Один домен - это лектин, который связывает галактозильные остатки на клеточной поверхности и позволяет белку проникать в клетки.
  • Второй домен - это N- гликозидаза, которая отщепляет азотистые основания от рибосомной РНК, что приводит к ингибированию синтеза белка и гибели клеток.

Диетический лектин [ править ]

Лейкоагглютинин - это токсичный фитогемагглютинин, содержащийся в сырой Vicia faba (бобы фава).

Лектины распространены в природе повсеместно, и многие продукты содержат белки. Некоторые лектины могут быть вредными, если их неправильно приготовить или потреблять в больших количествах. Лектины наиболее эффективны в сыром виде: кипячение, тушение или замачивание в воде в течение нескольких часов может сделать большинство лектинов неактивными. Но приготовление сырых бобов на медленном огне, например в мультиварке , не приведет к удалению всех лектинов. [19] Тем не менее, самые долгоживущие и самые здоровые люди в мире, как правило, питаются в основном растительной диетой, которая часто включает в себя в изобилии лектины. [20]

Некоторые люди предлагали диеты, не содержащие лектинов, в основном на основе работ Стивена Гандри . Типичная диета без лектинов исключает ряд продуктов, включая большинство злаков, бобовых и бобовых, а также яйца, морепродукты и многие основные фрукты и овощи. Однако утверждения Гандри считаются псевдонаукой, и его книга «цитирует» исследования, которые либо не имеют ничего общего с лектинами, либо даже показывают, что отказ от пшеницы, ячменя и ржи приводит к появлению менее полезных и более вредных бактерий, вопреки его рекомендациям! [21] [22] [23]Если серьезно, у Гандри есть конфликт интересов, потому что он продает добавки, которые якобы защищают от воздействия лектинов. В одном рекламном ролике, который длился почти час, он заявил, что запасы на исходе, и сказал зрителям действовать немедленно и заказывать столько, сколько они могут хранить. Необходимость добавок также является решающим аргументом в его книге, в которой он пишет: «Получить все необходимые питательные вещества без добавок просто невозможно». [24]

Некоторые исследования показали, что лектины могут мешать усвоению некоторых минералов, таких как кальций , железо , фосфор и цинк . Связывание лектинов с клетками пищеварительного тракта может нарушить расщепление и всасывание некоторых питательных веществ, а поскольку они связываются с клетками в течение длительного времени, некоторые теории утверждают, что они могут играть роль в определенных воспалительных состояниях, таких как ревматоидный артрит и тип 1. сахарный диабет . Однако исследования, подтверждающие утверждения о долгосрочном воздействии на здоровье людей, ограничены, и большинство существующих исследований сосредоточено на развивающихся странах, где недоедание может быть фактором или выбор диеты ограничен иным образом. [19]

Токсичность [ править ]

Лектины являются одним из многих токсичных компонентов многих сырых растений, которые инактивируются надлежащей обработкой и подготовкой (например, тепловой обработкой, ферментацией). [25] Например, сырые бобы содержат токсичные уровни лектина (например, фитогемагглютинина). Побочные эффекты могут включать дефицит питательных веществ и иммунные ( аллергические ) реакции. [26]

Гемагглютинация [ править ]

Лектины считаются основным семейством белковых антинутриентов , которые представляют собой специфические сахар-связывающие белки, проявляющие обратимую активность связывания углеводов. [27] Лектины похожи на антитела по способности агглютинировать эритроциты. [28]

Было доказано, что многие семена бобовых содержат высокую лектиновую активность, называемую гемагглютинацией. [29] Соя - самая важная зерновая культура в этой категории. Его семена содержат высокую активность лектинов сои ( агглютинин сои или SBA).

История [ править ]

Задолго до более глубокого понимания их многочисленных биологических функций, растительные лектины, также известные как фитогемагглютинины, были отмечены своей особенно высокой специфичностью к чужеродным гликоконъюгатам (например, грибам , беспозвоночным и животным) [30] и использовались в биомедицине для анализа крови. клеточное тестирование и биохимия для фракционирования . [ необходима цитата ]

Хотя они были впервые обнаружены более 100 лет назад в растениях, теперь известно, что лектины присутствуют в природе. Считается, что самое раннее описание лектина было дано Питером Германом Стиллмарком в его докторской диссертации, представленной в 1888 году в Дерптском университете . Стиллмарк выделил рицин, чрезвычайно токсичный гемагглютинин, из семян клещевины ( Ricinus communis ).

Первым лектином, который был очищен в больших масштабах и доступен на коммерческой основе, был конканавалин А, который в настоящее время является наиболее часто используемым лектином для характеристики и очистки сахаросодержащих молекул и клеточных структур. [31] В легумин , вероятно, наиболее хорошо изученных лектинов.

См. Также [ править ]

  • Гликан-белковые взаимодействия
  • Bacillus thuringiensis
  • Con A Proteopedia 1bxh , лектин из кабачка Proteopedia 1uha , лектин Artocarpus Proteopedia 1toq , лектин Pterocarpus Proteopedia 1q8v , лектин Urtica Proteopedia 1en2
  • Лектиновый путь , фиколин
  • Токсальбумин

Ссылки [ править ]

  1. ^ УРС Rutishauser и Лео Sachs (1 мая 1975). «Связывание от клетки к клетке, индуцированное различными лектинами» . Журнал клеточной биологии . 65 (2): 247–257. DOI : 10,1083 / jcb.65.2.247 . PMC  2109424 . PMID  805150 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  2. ^ Бруднер, Мэтью; Карпель, Маршалл; Лир, Калли; Чен, Ли; Янтоска, Л. Майкл; Скалли, Коринн; Сарраджу, Ашиш; Соколовская, Анна; Зариффард, М. Реза; Eisen, Damon P .; и другие. (2 апреля 2013 г.). Шнайдер, Брэдли С. (ред.). «Лектин-зависимое усиление инфекции вирусом Эбола через растворимые и трансмембранные лектиновые рецепторы С-типа» . PLOS ONE . 8 (4): e60838. Bibcode : 2013PLoSO ... 860838B . DOI : 10.1371 / journal.pone.0060838 . PMC 3614905 . PMID 23573288 .  
  3. ^ Чан, Чарльз KF; Рэнсом, Райан С; Лонгакер, Майкл Т (13 декабря 2016 г.). «Лектины приносят пользу костям» . eLife . 5 . DOI : 10.7554 / eLife.22926 . PMC 5154756 . PMID 27960074 .  
  4. ^ "Список лектинов" (PDF) . Интерхим. 2010 . Проверено 5 мая 2010 .
  5. ^ Бойд, WC; Шепли, Э. (1954). «Удельная осаждающая активность агглютининов (лектинов) растений». Наука . 119 (3091): 419. Bibcode : 1954Sci ... 119..419B . DOI : 10.1126 / science.119.3091.419 . PMID 17842730 . 
  6. ^ Уокер, Р. (2007). «Использование лектинов в гистопатологии». Гистопатология . 9 (10): 1121–1124. DOI : 10.1111 / j.1365-2559.1985.tb02790.x . PMID 4085980 . S2CID 24989148 .  
  7. ^ Maverakis Е, Ким К, Шимода М, Гершвин М, Пател Ж, Уилкен R, S Raychaudhuri, Ruhaak LR, Lebrilla CB (2015). «Гликаны в иммунной системе и измененная теория аутоиммунитета гликанов» . J Autoimmun . 57 (6): 1–13. DOI : 10.1016 / j.jaut.2014.12.002 . PMC 4340844 . PMID 25578468 .  
  8. ^ Arasu, Abirami; Кумаресан, Венкатеш; Сатьямурти, Акила; Паланисами, Раджеш; Прабха, Нагарам; Бхатт, Прасант; Рой, Арпита; Тирумалай, Мутукумаресан Куппусами; Gnanam, Annie J .; Пасупулети, Мукеш; Маримуту, Каси; Арокиарадж, Хесу (2013). «Лектин-1 типа рыбьей лилии содержит структуру β-призмы: иммунологическая характеристика». Молекулярная иммунология . 56 (4): 497–506. DOI : 10.1016 / j.molimm.2013.06.020 . PMID 23911406 . 
  9. ^ Олдройд, Джайлз ЭД; Дауни, Дж. Аллан (2008). «Координация морфогенеза клубеньков с ризобиальной инфекцией в бобовых». Ежегодный обзор биологии растений . 59 : 519–46. DOI : 10.1146 / annurev.arplant.59.032607.092839 . PMID 18444906 . 
  10. ^ Komath SS, Kavitha M, Swamy MJ (март 2006). «Помимо связывания углеводов: новые направления в исследовании лектинов растений». Орг. Biomol. Chem . 4 (6): 973–88. DOI : 10.1039 / b515446d . PMID 16525538 . 
  11. ^ Р. Bartenschlager, С. Sparacio (2007). «Молекулярные клоны вируса гепатита С и их способность к репликации in vivo и в культуре клеток». Исследование вирусов . 127 (2): 195–207. DOI : 10.1016 / j.virusres.2007.02.022 . PMID 17428568 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  12. ^ Сото, GE; Халтгрен, SJ (1999). «Бактериальные адгезины: общие темы и вариации в архитектуре и сборке» . J Bacteriol . 181 (4): 1059–1071. DOI : 10.1128 / JB.181.4.1059-1071.1999 . PMC 93481 . PMID 9973330 .  
  13. ^ Шарон, N .; Лис, H (2004). «История лектинов: от гемагглютининов до молекул биологического распознавания» . Гликобиология . 14 (11): 53R – 62R. DOI : 10.1093 / glycob / cwh122 . PMID 15229195 . 
  14. ^ Карлсон, Нил Р. (2007). Физиология поведения . Бостон: Пирсон Аллин и Бэкон. ISBN 978-0-205-46724-2.
  15. ^ Swanson, MD; Зимний, HC; Goldstein, IJ; Марковиц, Д.М. (2010). «Лектин, выделенный из бананов, является мощным ингибитором репликации ВИЧ» . Журнал биологической химии . 285 (12): 8646–55. DOI : 10.1074 / jbc.M109.034926 . PMC 2838287 . PMID 20080975 .  
  16. ^ Viswambari Devi, R .; Basilrose, MR; Милосердие, PD (2010). «Перспектива лектинов у членистоногих». Итальянский зоологический журнал . 77 (3): 254–260. DOI : 10.1080 / 11250003.2010.492794 . S2CID 84825587 . 
  17. ^ "Иммобилизованный лектин" . legacy.gelifesciences.com .
  18. ^ Glyco станция, Лец Чип, Glycan технология профилирование архивации 2010-02-23 в Wayback Machine
  19. ^ a b «Лектины» . Гарвардская школа общественного здравоохранения. 2019-01-24.
  20. ^ https://www.theatlantic.com/health/archive/2017/04/the-next-gluten/523686
  21. ^ Розенблюм, Cara (7 июля 2017). «Отказ от лектинов - это последнее увлечение псевдонаучной диетой» . Вашингтон Пост . Проверено 28 июля 2017 года .
  22. ^ Уорнер, Энтони (27 июля 2017 г.). «Отсутствие лектинов - это новая пищевая прихоть, которую стоит попробовать» . Новый ученый . Проверено 28 июля 2017 года .
  23. ^ https://nutritionstudies.org/the-plant-paradox-by-steven-grundy-md-commentary
  24. ^ https://www.theatlantic.com/health/archive/2017/04/the-next-gluten/523686
  25. ^ Тейлор, Стив (2008). «40: Пищевая токсикология (лектины: агглютинирующие клетки и сахароспецифические белки)». В Меткалфе, Дин; Сэмпсон, Хью; Саймон, Рональд (ред.). Пищевая аллергия: побочные реакции на продукты питания и пищевые добавки (4-е изд.). С. 498–507.
  26. ^ Cordain, Лорен; Toohey, L .; Смит, MJ; Хикки, MS (2007). «Модуляция иммунной функции диетическими лектинами при ревматоидном артрите» . Британский журнал питания . 83 (3): 207–17. DOI : 10.1017 / S0007114500000271 . PMID 10884708 . 
  27. ^ Гольдштейн, Эрвин; Хейс, Коллин (1978). Лектины: углеводы-связывающие белки растений и животных . Достижения в химии и биохимии углеводов. 35 . С. 127–340. DOI : 10.1016 / S0065-2318 (08) 60220-6 . ISBN 9780120072354. PMID  356549 .
  28. ^ Шарон, Натан; Лис, Галина (1972). «Лектины: агглютинирующие клетки и сахароспецифические белки». Наука . 177 (4053): 949–959. Bibcode : 1972Sci ... 177..949S . DOI : 10.1126 / science.177.4053.949 . PMID 5055944 . 
  29. ^ Эллен, RP; Fillery, ED; Чан, KH; Роща, Д.А. (1980). «Усиленный сиалидазой лектиноподобный механизм для гемагглютинации Actinomyces viscosus и Actinomyces naeslundii» . Инфекция и иммунитет . 27 (2): 335–343. DOI : 10.1128 / IAI.27.2.335-343.1980 . PMC 550769 . PMID 6769798 .  
  30. ^ Эльс. Дж. М. Ван Дамм, Вилли Дж. Пьюманс, 11 Арпад Пуштаи, Сьюзан Бардоч (30 марта 1998 г.). Справочник растительных лектинов: свойства и биомедицинские применения . Джон Вили и сыновья. С. 7–8. ISBN 978-0-471-96445-2. Проверено 18 апреля 2013 года .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  31. ^ Аксакал, Р .; Mertens, C .; Soete, M .; Badi, N .; Дю Пре, Ф. "Применение дискретных синтетических макромолекул в биологии и материаловедении: последние и будущие тенденции" . Передовая наука . 2021 (2004038): 1-22. DOI : 10.1002 / advs.202004038 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Галина Лис; Шэрон, Натан (2007). Лектины (Второе изд.). Берлин: Springer. ISBN 978-1-4020-6605-4.
  • Ni Y, Tizard I (1996). «Лектино-углеводное взаимодействие в иммунной системе». Vet Immunol Immunopathol . 55 (1–3): 205–23. DOI : 10.1016 / S0165-2427 (96) 05718-2 . PMID  9014318 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Основные лектины и конъюгированные лектины из разных природных источников
  • Functional Glycomics Gateway , результат сотрудничества Консорциума функциональных гликомик и Nature Publishing Group
  • Proteopedia показывает более 800 трехмерных молекулярных моделей лектинов, фрагментов лектинов и комплексов с углеводами.
  • EY Laboratories, Inc., производитель лектинов и конъюгатов лектина
  • Справочник по очистке рекомбинантных белков
  • Иммобилизованные лектины, среды для хроматографии
  • Medicago AB, производитель лектиновых и лектиновых конъюгатов