ЛАКТОФЕРИН: СТРУКТУРА ТА ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Лактоферин , також відомий як apolactoferrina або lactotransferrin, являє собою глікопротеїн виробництва багатьох видів ссавців , що володіють здатністю до іонів зв'язування і перенесення заліза (Fe3 +). Він міститься у великій кількості рідин організму і пов'язаний з білком плазмового зв’язку із залізом, відомим як "трансферрин".

Він був виділений у 1939 році Соренсеном та Соренсеном із великої рогатої худоби, а майже через 30 років, у 1960 році, Йохансон визначив його присутність у молоці людини (його назва походить від його класифікації як найпоширенішого білка, що зв'язує залізо у світі). молоко).

Структура лактоферину (Джерело: Lijealso через Wikimedia Commons)

Пізніші дослідження виявили лактоферин у інших виділеннях екзокринних залоз, таких як жовч, панкреатичний сік та секрети тонкої кишки, а також у вторинних гранулах нейтрофілів, плазматичних клітин, що належать до імунної системи.

Цей білок міститься також у сльозах, слині, спермі, вагінальних рідинах, бронхіальних та носових виділеннях та сечі, хоча він особливо багатий у молоці (це другий білок за високою концентрацією після казеїну) та молозиво.

Хоча спочатку він розглядався просто як білок з бактеріостатичною активністю в молоці, він є білком з найрізноманітнішими біологічними функціями, хоча не всі вони мають відношення до його здатності передавати іони заліза.

Будова лактоферину

Як згадувалося, лактоферин - це глікопротеїн з молекулярною масою близько 80 кДа, який складається з 703 залишків амінокислот, послідовність яких має велику гомологію між різними видами. Це основний білок, позитивно заряджений і з ізоелектричною точкою між 8 і 8,5.

N часточка і доля C

Він складається з єдиного поліпептидного ланцюга, який складений, утворюючи дві симетричні частки, звані N часткою (залишки 1-332) та долею C (залишки 344-703), які поділяють 33-41% гомології один з одним.

І доля N, і доля C складаються з β-складених аркушів та альфа-спіралей, які складають два домени на долю, домен I та домен II (C1, C2, N1 та N2).

Обидві часточки з'єднані через "шарнірну" область, що складається з альфа-спіралі між залишками 333 та 343, забезпечуючи більшу молекулярну гнучкість білка.

Аналіз послідовності амінокислот цього білка виявляє велику кількість потенційних сайтів глікозилювання. Ступінь глікозилювання дуже мінлива і визначає стійкість до активності протеаз або до значно низького pH. Найбільш поширений сахарид у його вуглеводній частині - манноза, що містить близько 3% цукрів гексози та 1% гексозамінів.

Кожна частка лактоферину здатна оборотно зв'язуватися з двома іонами металів: залізом (Fe2 +, Fe3 +), міддю (Cu2 +), цинком (Zn2 +), кобальтом (Co3 +) або марганцем (Mn2 +), синергія з іоном бікарбонату.

Інші молекули

Він також може зв'язуватися, хоча і з меншою спорідненістю, з іншими молекулами, такими як ліпополісахариди, глікозаміноглікани, ДНК та гепарин.

Коли білок зв'язується з двома іонами заліза, він відомий як хололактоферин, тоді як, коли він знаходиться у своїй "вільній" формі, він називається аполактоферріном, а коли він пов'язаний лише з одним атомом заліза, він відомий як моноферричний лактоферрин.

Аполактоферин має відкриту конформацію, тоді як хололактоферин має закриту конфігурацію, що робить його більш стійким до протеолізу.

Інші форми лактоферину

Деякі автори описують існування трьох ізоформ лактоферину: α, β та γ. Форма лактоферину-α позначається такою, що має здатність до зв'язування заліза та не має активності рибонуклеази. Форми лактоферину-β та лактоферину-γ мають рибонуклеазну активність, але не здатні зв'язуватися з іонами металів.

Особливості

Лактоферин - це глікопротеїн, що має набагато більшу спорідненість до зв'язування заліза, ніж трансферин, білок транспортера заліза в плазмі крові, що надає йому можливість зв'язувати іони заліза в широкому діапазоні рН.

Враховуючи, що він має чистий позитивний заряд і розподіляється в різних тканинах, це багатофункціональний білок, який бере участь у різних фізіологічних функціях, таких як:

- Регуляція всмоктування заліза в кишечнику

- процеси імунної відповіді

- антиоксидантні механізми організму

- Діє як антиканцерогенний та протизапальний засіб

- Це захисний засіб проти мікробних інфекцій

- Працює як фактор транскрипції

- Він бере участь у гальмуванні протеаз

- Це противірусний, протигрибковий та протипаразитарний білок

- Він також працює як прокоагулянт і має рибонуклеазну активність

- Це фактор росту кісток.

Структурне зображення лактоферину та сидерофору кишкової палички (Джерело: W. Henley через Wikimedia Commons)

Що стосується боротьби з мікробними інфекціями, лактоферин діє двома способами:

- секвестринг заліза в місцях зараження (що спричиняє дефіцит поживних речовин у інфекційних мікроорганізмів, що діють як бактеріостатик) або

- Взаємодія безпосередньо з інфекційним агентом, що може спричинити лізис клітин.

Фармакологічні застосування

Лактоферин можна отримати безпосередньо, очистивши його від коров’ячого молока, але інші сучасні системи базуються на його виробництві як рекомбінантного білка в різних організмах з легким, швидким та економічним зростанням.

Як активна сполука в деяких лікарських засобах, цей білок використовується для лікування виразки шлунка та кишечника, а також діареї та гепатиту С.

Застосовується проти інфекцій бактеріального та вірусного походження і, крім того, використовується як стимулятор імунної системи для профілактики деяких захворювань, таких як рак.

Джерела лактоферину в організмі людини

Експресію цього білка можна виявити спочатку на двох та чотирьох клітинних стадіях ембріонального розвитку, а потім на стадії бластоцисти, до моменту імплантації.

Пізніше це засвідчується в нейтрофілах та в епітеліальних клітинах травної та репродуктивної систем у стадії формування.

Синтез цього білка здійснюється в мієлоїдному та секреторному епітелії. У дорослої людини найвищий рівень експресії лактоферину виявляється у грудному молоці та молозиві.

Він також може бути виявлений у багатьох слизових виділеннях, таких як матка, насінні та вагінальні рідини, слина, жовч, панкреатичний сік, виділення з тонкої кишки, носові виділення та сльози. Виявлено, що рівні цього білка змінюються під час вагітності та під час менструального циклу у жінок.

У 2000 р. Було визначено вироблення лактоферину в нирках, де він експресується та секретується через збиральні канальці і може бути реабсорбований у дистальній частині того ж.

Більша частина плазмового лактоферину у дорослих людей надходить з нейтрофілів, де він зберігається у специфічних вторинних гранулах та у третинних гранулах (хоча у менших концентраціях).

Список літератури

1. Адлерова, Л., Бартоскова, А., Фальдина, М. (2008). Лактоферин: огляд. Ветеринарні Медицина, 53 (9), 457-468.
2. Berlutti, F., Pantanella, F., Natalizi, T., Frioni, A., Paesano, R., Polimeni, A., & Valenti, P. (2011). Противірусні властивості лактоферину - природна молекула імунітету. Молекули, 16 (8), 6992-7018.
3. Брок, Дж. (1995). Лактоферин: багатофункціональний імунорегуляторний білок? Імунологія сьогодні, 16 (9), 417-419.
4. Брок, JH (2002). Фізіологія лактоферину. Біохімія та клітинна біологія, 80 (1), 1-6.
5. González-Chávez, SA, Arévalo-Gallegos, S., & Rascón-Cruz, Q. (2009). Лактоферин: структура, функції та застосування. Міжнародний журнал протимікробних препаратів, 33 (4), 301-e1.
6. Левай, П. Ф. та Вільйон, М. (1995). Лактоферин: загальний огляд. Haematologica, 80 (3), 252-267.
7. Naot, D., Grey, A., Reid, IR, & Cornish, J. (2005). Лактоферин - новий фактор росту кісток. Клінічна медицина та дослідження, 3 (2), 93-101.
8. Sanchez, L., Calvo, M., & Brock, JH (1992). Біологічна роль лактоферину. Архів хвороб у дитинстві, 67 (5), 657.