LACTOFERRINA: STRUCTURĂ ȘI FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Lactoferina , de asemenea , cunoscut sub numele de apolactoferrina sau lactotransferrin, este o glicoproteină produsă de mai multe specii de mamifere care au capacitatea de a lega ioni și transfer de fier (Fe3 +). Se găsește în mare parte din fluidele corpului și este legată de proteina plasmatică de legare a fierului cunoscută sub numele de "transferrină".

A fost izolat în 1939 de Sorensen și Sorensen din laptele de bovine, iar aproape 30 de ani mai târziu, în 1960, Johannson și-a determinat prezența în laptele uman (numele său derivă din clasificarea sa ca fiind cea mai abundentă proteină de legare a fierului din lume). lapte).

Structura lactoferrinei (Sursa: Lijealso prin Wikimedia Commons)

Cercetările ulterioare au identificat lactoferina în alte secreții exocrine ale glandelor, cum ar fi vezica biliară, sucul pancreatic și secrețiile intestinului subțire, precum și în granulele secundare de neutrofile, celule plasmatice aparținând sistemului imunitar.

Această proteină se găsește și în lacrimi, salivă, spermă, lichide vaginale, secreții bronșice și nazale și urină, deși este deosebit de abundentă în lapte (este a doua proteină cu cea mai mare concentrație după cazeină) și colostru.

Deși inițial a fost considerată pur și simplu ca o proteină cu activitate bacteriostatică în lapte, este o proteină cu o mare varietate de funcții biologice, deși nu toate au de-a face cu capacitatea sa de a transfera ioni de fier.

Structura lactoferrinei

Lactoferrina, după cum s-a menționat, este o glicoproteină cu o greutate moleculară de aproximativ 80 kDa, care este compusă din 703 reziduuri de aminoacizi a căror secvență are o mare omologie între diferite specii. Este o proteină de bază, încărcată pozitiv și cu un punct izoelectric între 8 și 8,5.

N lobul și lobul C

Este alcătuit dintr-un singur lanț polipeptidic care este pliat pentru a forma doi lobi simetrici numiți lobul N (reziduuri 1-332) și lobul C (reziduuri 344-703) care împart 33-41% omologie între ei.

Atât lobul N, cât și lobul C sunt alcătuite din foi pliate β și elice alfa, care constituie două domenii pe lob, domeniu I și domeniu II (C1, C2, N1 și N2).

Ambii lobi sunt conectați printr-o regiune „balama” care este formată dintr-o helixă alfa între reziduurile 333 și 343, oferind o mai mare flexibilitate moleculară proteinei.

Analiza secvenței de aminoacizi a acestei proteine ​​dezvăluie un număr mare de situsuri potențiale pentru glicozilare. Gradul de glicozilare este foarte variabil și determină rezistența la activitatea proteazei sau la un pH considerabil scăzut. Cea mai obișnuită zaharidă din porțiunea sa de carbohidrați este mannoza, cu aproximativ 3% zaharuri hexozice și 1% hexosamine.

Fiecare lob de lactoferină este capabil să se lege reversibil la doi ioni metalici, fie fier (Fe2 +, Fe3 +), cupru (Cu2 +), zinc (Zn2 +), cobalt (Co3 +) sau mangan (Mn2 +), în sinergie cu un ion bicarbonat.

Alte molecule

De asemenea, se poate lega, deși cu afinitate mai scăzută, de alte molecule precum lipopolizaharidele, glicozaminoglicanii, ADN-ul și heparina.

Când proteina este legată de doi ioni de fier, este cunoscută sub numele de hololactoferină, în timp ce atunci când este în forma sa „liberă” se numește apolactoferină, iar când este legată doar de un atom de fier, este cunoscută sub numele de lactoferrin monoferrică.

Apolactoferrina are o conformație deschisă, în timp ce hololactoferrina are o configurație închisă, ceea ce o face mai rezistentă la proteoliză.

Alte forme de lactoferină

Unii autori descriu existența a trei izoforme ale lactoferinei: α, β și γ. Forma lactoferrin-a este notată cu aceeași cu capacitatea de legare a fierului și fără activitate ribonucleazică. Formele lactoferrin-β și lactoferrin-y au activitate ribonucleazică, dar nu sunt capabile să se lege la ionii metalici.

Caracteristici

Lactoferrina este o glicoproteină cu o afinitate mult mai mare pentru legarea fierului decât transferrina, o proteină transportoare de fier în plasma sanguină, care îi conferă capacitatea de a lega ionii de fier într-o gamă largă de pH.

Având în vedere că are o încărcătură pozitivă netă și este distribuit în diferite țesuturi, este o proteină multifuncțională care este implicată în diferite funcții fiziologice, cum ar fi:

- Reglarea absorbției intestinale a fierului

- Procese de răspuns imun

- Mecanismele antioxidante ale organismului

- Acționează ca agent anticarcinogen și antiinflamator

- Este un agent de protecție împotriva infecțiilor microbiene

- Funcționează ca un factor de transcripție

- Este implicat în inhibarea proteazelor

- Este o proteină antivirală, antifungică și antiparazitară

- De asemenea, funcționează ca procoagulant și are activitate ribonuclează

- Este un factor de creștere osoasă.

Reprezentarea structurală a lactoferinei și a unui siderofor E. coli (Sursa: W. Henley prin Wikimedia Commons)

În ceea ce privește lupta împotriva infecțiilor microbiene, lactoferina acționează în două moduri:

- Securizarea fierului în locurile de infecție (ceea ce determină o deficiență nutrițională în microorganisme infecțioase, acționând ca bacteriostatic) sau

- Interacționarea directă cu agentul infecțios, care poate provoca liza celulară.

Utilizări farmacologice

Lactoferrina poate fi obținută direct prin purificarea din laptele de vacă, dar alte sisteme moderne se bazează pe producția sa ca proteină recombinantă în diferite organisme cu o creștere ușoară, rapidă și economică.

Ca un compus activ în unele medicamente, această proteină este utilizată pentru tratamentul ulcerelor stomacale și intestinale, precum și pentru diaree și hepatită C.

Este utilizat împotriva infecțiilor de origine bacteriană și virală și, în plus, este utilizat ca stimulent al sistemului imunitar pentru prevenirea unor patologii precum cancerul.

Surse de lactoferină în corpul uman

Expresia acestei proteine ​​poate fi detectată inițial în cele două și patru stadii celulare ale dezvoltării embrionare și apoi în stadiul de blastocist, până la momentul implantării.

Ulterior este evidențiat în neutrofile și în celulele epiteliale ale sistemelor digestive și de reproducere în formare.

Sinteza acestei proteine ​​este realizată în epiteliile mieloide și secretoare. La o persoană adultă, cele mai mari niveluri de exprimare a lactoferinei sunt detectate în laptele matern și colostru.

Poate fi, de asemenea, găsit în multe secreții mucoase, cum ar fi lichidele uterine, seminale și vaginale, saliva, vezica biliară, sucul pancreatic, secrețiile din intestinul subțire, secrețiile nazale și lacrimile. Nivelurile acestei proteine ​​s-au modificat în timpul sarcinii și în timpul ciclului menstrual la femei.

În anul 2000, a fost determinată producția de lactoferină la rinichi, unde este exprimată și secretată prin tubulii colectori și poate fi reabsorbită în porțiunea distală a acestora.

Cea mai mare parte a lactoferinei plasmatice la oamenii adulți provine de la neutrofile, unde este păstrată în granule secundare specifice și în granule terțiare (deși în concentrații mai mici).

Referințe

1. Adlerova, L., Bartoskova, A., & Faldyna, M. (2008). Lactoferrina: o recenzie. Veterinarni Medicina, 53 (9), 457-468.
2. Berlutti, F., Pantanella, F., Natalizi, T., Frioni, A., Paesano, R., Polimeni, A., & Valenti, P. (2011). Proprietăți antivirale ale lactoferinei - o moleculă de imunitate naturală. Molecule, 16 (8), 6992-7018.
3. Brock, J. (1995). Lactoferrina: o proteină imunoregulatoare multifuncțională? Imunologie astăzi, 16 (9), 417-419.
4. Brock, JH (2002). Fiziologia lactoferinei. Biochimie și biologie celulară, 80 (1), 1-6.
5. González-Chávez, SA, Arévalo-Gallegos, S., și Rascón-Cruz, Q. (2009). Lactoferrina: structură, funcție și aplicații. Revista internațională de agenți antimicrobieni, 33 (4), 301-e1.
6. Levay, PF, & Viljoen, M. (1995). Lactoferrina: o recenzie generală. Haematologica, 80 (3), 252-267.
7. Naot, D., Gray, A., Reid, IR, & Cornish, J. (2005). Lactoferrina - un nou factor de creștere a oaselor. Clinică de Medicină și Cercetare, 3 (2), 93-101.
8. Sanchez, L., Calvo, M., & Brock, JH (1992). Rolul biologic al lactoferinei. Arhivele bolii în copilărie, 67 (5), 657.