לקטופרין: מבנה ותפקודים - ביולוגיה - 2025

לקטופרין , הידוע גם בשם apolactoferrina או lactotransferrin, הוא גליקופרוטאין המיוצר על ידי מינים של יונקים רבים שיש את יכולת יוני ברזל לאגד ולהעביר (Fe3 +). הוא נמצא בחלק גדול מנוזלי הגוף וקשור לחלבון הקושר ברזל בפלזמה המכונה "טרנספרן".

זה היה מבודד בשנת 1939 על ידי סורנסן וסורנסן מחלב בקר, וכמעט 30 שנה לאחר מכן, בשנת 1960, קבע יוהנסון את נוכחותו בחלב אנושי (שמו נובע מהסיווג שלו כחלבון הכי מחייב ברזל בעולם). חלב).

מבנה לקטופרין (מקור: Lijealso באמצעות Wikimedia Commons)

מחקרים מאוחרים יותר זיהו את הלקטופרין בהפרשות בלוטות אקסוקריניות אחרות כמו מרה, מיץ לבלב והפרשות המעי הדק, כמו גם בגרגירים המשניים של נויטרופילים, תאי פלזמה השייכים למערכת החיסון.

חלבון זה נמצא גם בדמעות, ברוק, זרע, נוזלים בנרתיק, הפרשות הסימפונות והאף, ושתן, אם כי הוא שופע במיוחד בחלב (זהו החלבון השני בריכוז השני לאחר הקזאין) חֲלֵב בּוֹסֶר.

למרות שבתחילה זה נחשב פשוט כחלבון עם פעילות בקטריוסטטית בחלב, זהו חלבון בעל מגוון רחב של פונקציות ביולוגיות, אם כי לא כולם קשורים ליכולתו להעביר יוני ברזל.

מבנה הלקטופרין

לקטופרין, כאמור, הוא גליקופרוטאין עם משקל מולקולרי של בערך 80 kDa, המורכב מ -703 שאריות חומצות אמיניות אשר ברצף שלהן הומולוגיה נהדרת בין מינים שונים. זהו חלבון בסיסי, טעון חיובי ובעל נקודה איזואלקטרית בין 8 ל 8.5.

אונה N ואונה C

היא מורכבת משרשרת פוליפפטיד יחידה המקופלת ליצירת שתי אונות סימטריות הנקראות אונה N (שאריות 1-332) ואונה C (שאריות 344-703) החולקות 33-41% הומולוגיה אחת עם השנייה.

גם האונה ה- N וגם האונה C מורכבות מגיליונות מקופלים β ומספרי אלפא המהווים שני תחומים לכל אונה, תחום I ותחום II (C1, C2, N1 ו- N2).

שתי האונות מחוברות דרך אזור "ציר" המורכב מסליל אלפא בין שאריות 333 ו- 343, ומספקים גמישות מולקולרית רבה יותר לחלבון.

ניתוח רצף חומצות האמינו של חלבון זה חושף מספר רב של אתרים פוטנציאליים לגליקוזילציה. דרגת הגליקוזילציה משתנה מאוד וקובעת עמידות לפעילות פרוטאז או לחומציות pH נמוכה במידה ניכרת. הסוכרזרי השכיח ביותר בחלק הפחמימות שלו הוא מנוז, עם כ -3% סוכרים משושים וכ -1% הקסוסמינים.

כל אונה של לקטופרין מסוגלת לקשור הפיך לשני יוני מתכת, או ברזל (Fe2 +, Fe3 +), נחושת (Cu2 +), אבץ (Zn2 +), קובלט (Co3 +) או מנגן (Mn2 +), בתוך סינרגיה עם יון ביקרבונט.

מולקולות אחרות

זה יכול גם להיקשר, אם כי בעל זיקה נמוכה יותר, למולקולות אחרות כמו ליפופוליסכרידים, גליקוזמיןוגליקנים, DNA והפרין.

כאשר החלבון נקשר לשני יוני ברזל הוא מכונה הולולקטופרין, ואילו כאשר הוא בצורתו "החופשית" הוא נקרא אפולקטופרין וכאשר הוא קשור רק לאטום ברזל אחד הוא מכונה לקטופרפרין מונופרטי.

אפולקטופרין יש קונפורמציה פתוחה, בעוד שלולולקטופרפרין יש תצורה סגורה, מה שהופך אותו עמיד יותר לפרוטאוליזה.

צורות אחרות של לקטופרין

כמה מחברים מתארים את קיומם של שלוש איזופורמות של לקטופרין: α, β ו- γ. צורת הלקטופרין-α מסומנת ככזו עם יכולת קשירת ברזל וללא פעילות ריבונוקליזית. לצורות הלקטופרין- ß ולקטופרפרן- γ יש פעילות ריבונוקליזית, אך אינן מסוגלות להיקשר ליוני מתכת.

מאפיינים

לקטופרין הוא גליקופרוטאין בעל זיקה גבוהה בהרבה לקשירת ברזל מאשר טרנספרן, חלבון טרנספורטר ברזל בפלסמת הדם, המעניק לו את היכולת לקשור יוני ברזל במגוון רחב של pH.

בהתחשב בכך שיש לו מטען חיובי נטו והוא מופץ ברקמות שונות, זהו חלבון רב-פונקציונאלי המעורב בתפקודים פיזיולוגיים שונים כמו:

- ויסות ספיגת ברזל במעי

- תהליכי תגובה חיסונית

- מנגנוני הנוגד החמצון של הגוף

- פועל כחומר אנטי-קרצינוגני ואנטי-דלקתי

- זהו חומר מגן מפני זיהומים חיידקים

- עובד כגורם שעתוק

- זה מעורב בעיכוב של פרוטאזות

- זהו חלבון אנטי-ויראלי, אנטי-פטרייתי ואנטי-פטראתי

- זה עובד גם כתרופת קרישה ובעל פעילות ריבונוקליזית

זהו גורם צמיחת עצם.

ייצוג מבני של לקטופפררין וסדרופור E. coli (מקור: W. Henley באמצעות ויקימדיה Commons)

בנוגע למאבק בזיהומים חיידקים, הלקטופרין פועל בשני אופנים:

- רצף ברזל באתרי ההדבקה (הגורם למחסור תזונתי במיקרואורגניזמים זיהומיים, הפועל כחיידקי).

- אינטראקציה ישירה עם החומר הזיהומי, שעלול לגרום לתמונת תא.

שימושים פרמקולוגיים

ניתן להשיג ישירות את הלקטופרין על ידי טיהור מחלב פרה, אך מערכות מודרניות אחרות מבוססות על ייצורו כחלבון רקומביננטי באורגניזמים שונים עם גידול קל, מהיר וכלכלי.

כתרכובת פעילה בכמה תרופות, חלבון זה משמש לטיפול בכיב בקיבה ובמעיים, כמו גם שלשול והפטיטיס C.

הוא משמש כנגד זיהומים ממוצא חיידקי ויראלי ובנוסף הוא משמש כמעורר מערכת החיסון למניעה של כמה מחלות כמו סרטן.

מקורות לקטופרין בגוף האדם

ביטוי של חלבון זה ניתן לגלות בתחילה בשלושת התאים וארבעה תאי ההתפתחות העוברית ולאחר מכן בשלב הפיצוץ, עד לרגע ההשתלה.

מאוחר יותר ניתן להבחין בכך בנויטרופילים ובתאי האפיתל של מערכת העיכול וה הרבייה הנמצאים בהיווצרותם.

הסינתזה של חלבון זה מתבצעת באפיתליה מיאלואיד והפרשה. אצל אדם מבוגר, הרמות הגבוהות ביותר של ביטוי לקטופרפרין מתגלות בחלב אם ובקולוסטרום.

ניתן למצוא אותו גם בהפרשות ריריות רבות כגון נוזלי רחם, זרע וגינאלי, רוק, מרה, מיץ לבלב, הפרשות מעי קטנות, הפרשות אף וקרעים. נמצאו רמות של חלבון זה משתנות במהלך ההיריון ובזמן הווסת אצל נשים.

בשנת 2000 נקבע ייצור הלקטופרין בכליות, שם הוא מתבטא ומופרש דרך צינורות האיסוף וניתן לספוג אותו מחדש בחלקו הדיסטלי של אותו.

מרבית הלקטופרין בפלזמה אצל אנשים בוגרים מקורם בנויטרופילים, שם הם מאוחסנים בגרגירים משניים ספציפיים ובגרגירים שלישוניים (אם כי בריכוזים נמוכים יותר).

הפניות

1. Adlerova, L., Bartoskova, A., and Faldyna, M. (2008). לקטופרין: סקירה. וטרינרי מדיסינה, 53 (9), 457-468.
2. Berlutti, F., Pantanella, F., Natalizi, T., Frioni, A., Paesano, R., Polimeni, A., & Valenti, P. (2011). תכונות אנטי-ויראליות של לקטופרין - מולקולת חסינות טבעית. מולקולות, 16 (8), 6992-7018.
3. ברוק, ג '(1995). לקטופרין: חלבון חיסוני רב-פונקציונלי? אימונולוגיה היום, 16 (9), 417-419.
4. ברוק, ג'יי ג'יי (2002). הפיזיולוגיה של לקטופרין. ביוכימיה וביולוגיה של התא, 80 (1), 1-6.
5. Gonzlele-Chávez, SA, Arévalo-Gallegos, S., & Rascón-Cruz, Q. (2009). לקטופרין: מבנה, פונקציה ויישומים. כתב עת בינלאומי לסוכנים אנטי-מיקרוביאליים, 33 (4), 301-e1.
6. Levay, PF, & Viljoen, M. (1995). לקטופרין: סקירה כללית. המטולוגיקה, 80 (3), 252-267.
7. Naot, D., Gray, A., Reid, IR, and Cornish, J. (2005). לקטופרין - גורם חדשני לצמיחת עצמות. רפואה קלינית ומחקר, 3 (2), 93-101.
8. Sanchez, L., Calvo, M., & Brock, JH (1992). תפקיד ביולוגי של לקטופרין. ארכיונים של מחלות בילדות, 67 (5), 657.