Lectina - Lectin

Hemaglutinina lateral

Lectinas são proteínas que se ligam a carboidratos altamente específicas para grupos de açúcar que fazem parte de outras moléculas, portanto, causam aglutinação de células específicas ou precipitação de glicoconjugados e polissacarídeos . As lectinas têm um papel no reconhecimento no nível celular e molecular e desempenham vários papéis nos fenômenos de reconhecimento biológico envolvendo células, carboidratos e proteínas. As lectinas também medeiam a ligação e ligação de bactérias , vírus e fungos aos seus alvos pretendidos.

As lectinas são onipresentes na natureza e são encontradas em muitos alimentos. Alguns alimentos, como feijão e grãos, precisam ser cozidos ou fermentados para reduzir o conteúdo de lectina. Algumas lectinas são benéficas, como a CLEC11A , que promove o crescimento ósseo, enquanto outras podem ser toxinas poderosas , como a ricina .

As lectinas podem ser desativadas por mono- e oligossacarídeos específicos , que se ligam às lectinas ingeridas de grãos, legumes, plantas de beladona e laticínios; a ligação pode impedir sua ligação aos carboidratos dentro da membrana celular. A seletividade das lectinas significa que elas são úteis para analisar o tipo de sangue e foram pesquisadas para uso potencial em plantações geneticamente modificadas para transferir resistência a pragas.

Etimologia

William C. Boyd sozinho e depois junto com Elizabeth Shapleigh introduziram o termo "lectina" em 1954 da palavra latina lego- , "escolhido" (do verbo legere , escolher ou selecionar).

Funções biológicas

As lectinas ocorrem de forma onipresente na natureza. Eles podem se ligar a um carboidrato solúvel ou a uma porção de carboidrato que é parte de uma glicoproteína ou glicolipídeo . Eles tipicamente aglutinam certas células animais e / ou precipitam glicoconjugados . A maioria das lectinas não possui atividade enzimática .

Um oligossacarídeo (mostrado em cinza) ligado ao local de ligação de uma lectina de planta ( Griffonia simplicifolia isolectina IV em complexo com o determinante do grupo sanguíneo Lewis b ); apenas uma parte do oligossacarídeo (central, em cinza) é mostrada para maior clareza.

Animais

As lectinas têm estas funções em animais:

• A regulação da adesão celular
• A regulação da síntese de glicoproteínas
• A regulação dos níveis de proteína no sangue
• A ligação de glicoproteínas extracelulares e intercelulares solúveis
• Como um receptor na superfície das células do fígado de mamíferos para o reconhecimento de resíduos de galactose , que resulta na remoção de certas glicoproteínas do sistema circulatório
• Como um receptor que reconhece enzimas hidrolíticas contendo manose-6-fosfato e direciona essas proteínas para entrega aos lisossomas ; A doença das células I é um tipo de defeito neste sistema específico.
• As lectinas são conhecidas por desempenhar papéis importantes no sistema imunológico inato . Lectinas, como a lectina ligadora de manose , ajudam a mediar a defesa de primeira linha contra microorganismos invasores . Outras lectinas imunes desempenham um papel na discriminação autodestrutiva e provavelmente modulam processos inflamatórios e autorreativos. As intelectinas (lectinas do tipo X) se ligam aos glicanos microbianos e também podem funcionar no sistema imunológico inato. As lectinas podem estar envolvidas no reconhecimento de padrões e na eliminação de patógenos na imunidade inata de vertebrados, incluindo peixes.

Plantas

A função das lectinas nas plantas ( lectina leguminosa ) ainda é incerta. Uma vez considerada necessária para a ligação do rizóbio , essa função proposta foi descartada por meio de estudos de transgene nocaute da lectina .

A grande concentração de lectinas nas sementes das plantas diminui com o crescimento e sugere um papel na germinação da planta e talvez na própria sobrevivência da semente. A ligação de glicoproteínas na superfície das células parasitas também é considerada uma função. Descobriu-se que várias lectinas de plantas reconhecem ligantes não carboidratos que são principalmente hidrofóbicos por natureza, incluindo adenina , auxinas , citocinina e ácido indol acético , bem como porfirinas solúveis em água . Essas interações podem ser fisiologicamente relevantes, uma vez que algumas dessas moléculas funcionam como fitormônios .

Acredita-se que as quinases receptoras de lectina (LecRKs) reconhecem padrões moleculares associados a danos (DAMPs), que são criados ou liberados a partir do ataque de herbívoros. Em Arabidopsis , LecRKs Clade 1 do tipo legume tem 11 proteínas LecRK. Foi relatado que LecRK-1.8 reconhece moléculas NAD extracelulares e LecRK-1.9 reconhece moléculas de ATP extracelulares .

Bactérias e vírus

Algumas glicoproteínas virais da hepatite C podem se ligar a lectinas do tipo C na superfície da célula hospedeira (células do fígado) para iniciar a infecção. Para evitar a eliminação do corpo pelo sistema imunológico inato , os patógenos (por exemplo, partículas de vírus e bactérias que infectam células humanas) geralmente expressam lectinas de superfície conhecidas como adesinas e hemaglutininas que se ligam a glicanos específicos de tecido nas glicoproteínas e glicolipídeos da superfície da célula hospedeira .

Usar

Na medicina e na pesquisa médica

As lectinas purificadas são importantes em um ambiente clínico porque são usadas para tipagem sanguínea . Alguns dos glicolipídeos e glicoproteínas nos glóbulos vermelhos de um indivíduo podem ser identificados por lectinas.

• Uma lectina de Dolichos biflorus é usada para identificar células que pertencem ao grupo sanguíneo A1.
• Uma lectina de Ulex europaeus é usada para identificar o antígeno do grupo sanguíneo H.
• Uma lectina de Vicia graminea é usada para identificar o antígeno do grupo sanguíneo N.
• Uma lectina de Iberis amara é usada para identificar o antígeno do grupo sanguíneo M.
• Uma lectina do leite de coco é usada para identificar o antígeno Theros .
• Uma lectina da Carex é usada para identificar o antígeno R.

Na neurociência, o método de marcação anterógrada é usado para rastrear o caminho dos axônios eferentes com PHA-L , uma lectina do feijão .

Uma lectina ( BanLec ) de bananas inibe o HIV-1 in vitro . As aquilectinas, isoladas de Tachypleus tridentatus , apresentam atividade aglutinante específica contra eritrócitos tipo A humanos. Aglutininas anti-B, como anti-BCJ e anti-BLD, separadas de Charybdis japonica e Lymantria dispar , respectivamente, são valiosas tanto em grupos sanguíneos de rotina quanto em pesquisas.

Ao estudar o reconhecimento de carboidratos por proteínas

Histoquímica de lectina de músculos de peixes infectados por um mixozoário

Lectinas de plantas leguminosas, como PHA ou concanavalina A , têm sido amplamente utilizadas como sistemas modelo para entender a base molecular de como as proteínas reconhecem carboidratos, porque são relativamente fáceis de obter e têm uma ampla variedade de especificidades de açúcar. As muitas estruturas cristalinas das lectinas leguminosas levaram a uma visão detalhada das interações atômicas entre carboidratos e proteínas.

Como ferramenta bioquímica

A concanavalina A e outras lectinas comercialmente disponíveis têm sido amplamente utilizadas em cromatografia de afinidade para purificação de glicoproteínas.

Em geral, as proteínas podem ser caracterizadas em relação a glicoformas e estrutura de carboidratos por meio de cromatografia de afinidade , blotting , eletroforese de afinidade e imunoeletróforo de afinidade com lectinas, bem como em microarrays , como em microarray de lectina assistida por fluorescência de campo evanescente .

Na guerra bioquímica

Um exemplo dos poderosos atributos biológicos das lectinas é o agente de guerra bioquímica ricina. A proteína ricina é isolada de sementes de mamona e compreende dois domínios de proteína . Abrin da ervilha jequirity é semelhante:

• Um domínio é uma lectina que se liga a resíduos galactosil da superfície celular e permite que a proteína entre nas células.
• O segundo domínio é uma N- glicosidase que cliva as nucleobases do RNA ribossomal, resultando na inibição da síntese de proteínas e morte celular.

Lectina dietética

A leucoaglutinina é uma fitohemaglutinina tóxica encontrada na Vicia faba crua (feijão fava).

As lectinas são muito difundidas na natureza e muitos alimentos contêm proteínas. Algumas lectinas podem ser prejudiciais se mal cozidas ou consumidas em grandes quantidades. Eles são mais potentes quando crus; ferver, ensopar ou imersão em água por várias horas pode tornar a maioria das lectinas inativas. No entanto, cozinhar feijão cru em fogo baixo, como em uma panela elétrica , não removerá todas as lectinas. No entanto, as pessoas mais saudáveis ​​e com vida mais longa do mundo tendem a subsistir em grande parte com dietas baseadas em vegetais, que geralmente incluem lectinas em abundância.

Algumas pessoas propuseram dietas "livres de lectina", principalmente com base nos escritos de Steven Gundry . Uma dieta típica sem lectina exclui uma variedade de alimentos, incluindo a maioria dos grãos, leguminosas e leguminosas, bem como ovos, frutos do mar e muitas frutas e vegetais básicos. No entanto, as afirmações de Gundry são consideradas pseudociência, e seu livro "cita" estudos que ou nada têm a ver com lectinas ou mesmo mostram que evitar o trigo, a cevada e o centeio leva a bactérias menos benéficas e mais prejudiciais, ao contrário de suas recomendações. Mais seriamente, Gundry tem um conflito de interesses, porque vende suplementos que supostamente protegem contra os efeitos das lectinas. Em um infomercial que durou quase uma hora, ele declarou que os suprimentos estão acabando e disse aos telespectadores que agissem imediatamente e pedissem o máximo que pudessem armazenar. A necessidade de suplementos é similarmente o argumento crucial de seu livro, no qual ele escreve "Obter todos os nutrientes de que você precisa simplesmente não pode ser feito sem suplementos."

Alguns estudos descobriram que as lectinas podem interferir na absorção de alguns minerais, como cálcio , ferro , fósforo e zinco . A ligação das lectinas às células no trato digestivo pode interromper a quebra e absorção de alguns nutrientes e, como se ligam às células por longos períodos de tempo, algumas teorias afirmam que podem desempenhar um papel em certas condições inflamatórias , como artrite reumatóide e diabetes tipo 1 , mas as pesquisas que apóiam as alegações de efeitos de longo prazo na saúde em humanos são limitadas e a maioria dos estudos existentes se concentram em países em desenvolvimento onde a desnutrição pode ser um fator, ou as escolhas alimentares são limitadas.

Toxicidade

As lectinas são um dos muitos constituintes tóxicos de muitas plantas crus, que são inativadas pelo processamento e preparação adequados (por exemplo, cozimento com calor, fermentação). Por exemplo, feijão cru naturalmente contém níveis tóxicos de lectina (por exemplo, fito-hemaglutinina). Os efeitos adversos podem incluir deficiências nutricionais e reações imunológicas ( alérgicas ).

Hemaglutinação

As lectinas são consideradas uma importante família de antinutrientes proteicos , que são proteínas de ligação a açúcar específicas que exibem atividades reversíveis de ligação a carboidratos. As lectinas são semelhantes aos anticorpos em sua capacidade de aglutinar os glóbulos vermelhos.

Foi comprovado que muitas sementes de leguminosas contêm alta atividade de lectina, denominada hemaglutinação. A soja é a cultura leguminosa de grãos mais importante nesta categoria. Suas sementes contêm alta atividade de lectinas de soja ( aglutinina de soja ou SBA).

História

Muito antes de uma compreensão mais profunda de suas numerosas funções biológicas, as lectinas vegetais, também conhecidas como fitohemaglutininas, eram conhecidas por sua especificidade particularmente elevada para glicoconjugados estranhos (por exemplo, os de fungos , invertebrados e animais) e usadas na biomedicina para testes de células sanguíneas e em bioquímica para fracionamento .

Embora tenham sido descobertos há mais de 100 anos nas plantas, agora sabe-se que as lectinas estão presentes em toda a natureza. Acredita-se que a descrição mais antiga de uma lectina foi dada por Peter Hermann Stillmark em sua tese de doutorado apresentada em 1888 à Universidade de Dorpat . Stillmark isolou ricina, uma hemaglutinina extremamente tóxica, de sementes de mamona ( Ricinus communis ).

A primeira lectina a ser purificada em grande escala e disponível em uma base comercial foi a concanavalina A, que agora é a lectina mais usada para caracterização e purificação de moléculas contendo açúcar e estruturas celulares. As lectinas leguminosas são provavelmente as lectinas mais bem estudadas.

Veja também

• Interações glicano-proteína
• Bacillus thuringiensis
• Con A Proteopedia 1bxh , tintureira lectina Proteopedia 1uha , Artocarpus lectina Proteopedia 1toq , Pterocarpus lectina Proteopedia 1q8v , Urtica lectina Proteopedia 1en2
• Via da lectina , ficolin
• Toxalbumina

Referências

Leitura adicional

links externos

• Lectinas principais e lectinas conjugadas de diferentes fontes naturais
• Functional Glycomics Gateway , uma colaboração entre o Consortium for Functional Glycomics e o Nature Publishing Group
• Proteopedia mostra mais de 800 modelos moleculares tridimensionais de lectinas, fragmentos de lectinas e complexos com carboidratos
• EY Laboratories, Inc., fabricante de lectina e conjugados de lectina
• Recombinant Protein Purification Handbook
• Lectinas imobilizadas, meios de cromatografia
• Medicago AB, fabricante de lectina e conjugados de lectina