LAKTOFERRIN: STRUKTUR OG FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den laktoferrin , også kjent som apolactoferrina eller laktotransferrin, er et glykoprotein produsert av mange pattedyrarter som har evne til å binde og overføre jernioner (Fe3 +). Det finnes i mye av kroppsvæskene og er relatert til det jernbindende proteinet som kalles "transferrin".

Den ble isolert i 1939 av Sorensen og Sorensen fra storfe, og nesten 30 år senere, i 1960, bestemte Johannson sin tilstedeværelse i morsmelk (navnet stammer fra klassifiseringen som det mest tallrike jernbindende proteinet i melk).

Lactoferrin-struktur (Kilde: Lijealso via Wikimedia Commons)

Etterfølgende forskning identifiserte laktoferrin i andre eksokrine kjertelsekresjoner som galle, bukspyttkjertesaft og sekresjoner i tynntarmen, så vel som i de sekundære granulatene av nøytrofiler, plasmaceller som tilhører immunsystemet.

Dette proteinet finnes også i tårer, spytt, sæd, vaginalvæsker, bronkial- og nesesekresjoner og urin, selv om det er spesielt rikelig i melk (det er det nest høyeste konsentrasjonsproteinet etter kasein) og råmelk.

Selv om det opprinnelig ble sett på som et protein med bakteriostatisk aktivitet i melk, er det et protein med en rekke biologiske funksjoner, selv om ikke alle av dem har å gjøre med dens evne til å overføre jernioner.

Struktur av laktoferrin

Laktoferrin er som nevnt et glykoprotein med en molekylvekt på rundt 80 kDa, som er sammensatt av 703 aminosyrerester hvis sekvens har stor homologi mellom forskjellige arter. Det er et grunnleggende protein, positivt ladet og med et isoelektrisk punkt mellom 8 og 8,5.

N lob og C lob

Den består av en enkelt polypeptidkjede som er brettet for å danne to symmetriske fliser kalt N-loppen (restene 1-332) og C-loppen (restene 344-703) som deler 33-41% homologi med hverandre.

Både N-loppen og C-loppen er sammensatt av ß-brettede ark og alfa-heliser, som utgjør to domener per lobe, domene I og domene II (C1, C2, N1 og N2).

Begge lobene er forbundet gjennom et "hengsel" -område som består av en alfa-helix mellom restene 333 og 343, noe som gir større molekylær fleksibilitet til proteinet.

Analyse av aminosyresekvensen til dette proteinet avslører et stort antall potensielle steder for glykosylering. Graden av glykosylering er svært variabel og bestemmer motstand mot proteaseaktivitet eller til betydelig lav pH. Det vanligste sakkaridet i karbohydratdelen er mannose, med omtrent 3% heksosesukker og 1% heksosaminer.

Hver laktoferrinlove er i stand til å binde reversibelt til to metallioner, enten jern (Fe2 +, Fe3 +), kobber (Cu2 +), sink (Zn2 +), kobolt (Co3 +) eller mangan (Mn2 +), i synergi med en bikarbonation.

Andre molekyler

Selv om den har en lavere affinitet, kan den også binde seg til andre molekyler som lipopolysakkarider, glykosaminoglykaner, DNA og heparin.

Når proteinet er bundet til to jernioner, er det kjent som hololactoferrin, mens når det er i sin "frie" form, kalles det apolactoferrin, og når det bare er bundet til ett jernatom, er det kjent som monoferrisk laktoferrin.

Apolactoferrin har en åpen konformasjon, mens hololactoferrin har en lukket konfigurasjon, noe som gjør det mer motstandsdyktig mot proteolyse.

Andre former for laktoferrin

Noen forfattere beskriver eksistensen av tre isoformer av laktoferrin: α, β og γ. Laktoferrin-a-formen betegnes som den med jernbindende kapasitet og ingen ribonukleaseaktivitet. Laktoferrin-p- og laktoferrin-y-formene har ribonukleaseaktivitet, men er ikke i stand til å binde seg til metallioner.

Egenskaper

Laktoferrin er et glykoprotein med mye høyere affinitet for jernbinding enn transferrin, et jerntransportørprotein i blodplasma, noe som gir det muligheten til å binde jernioner i et bredt spekter av pH.

Gitt at den har en netto positiv ladning og er distribuert i forskjellige vev, er det et multifunksjonelt protein som er involvert i forskjellige fysiologiske funksjoner som:

- Regulering av tarmjernabsorpsjon

- Immunresponsprosesser

- Kroppens antioksidantmekanismer

- Virker som et kreftfremkallende og betennelsesdempende middel

- Det er et beskyttelsesmiddel mot mikrobielle infeksjoner

- Fungerer som en transkripsjonsfaktor

- Det er involvert i hemming av proteaser

- Det er et antiviralt, soppdrepende og antiparasittisk protein

- Den fungerer også som en koagulant og har ribonukleaseaktivitet

- Det er en beinvekstfaktor.

Strukturell representasjon av laktoferrin og en E. coli siderophore (Kilde: W. Henley via Wikimedia Commons)

Når det gjelder kampen mot mikrobielle infeksjoner, virker laktoferrin på to måter:

- Sequestering av jern på infeksjonssteder (som forårsaker en ernæringsmangel i smittsomme mikroorganismer, fungerer som en bakteriostatisk tilstand)

- Samhandling direkte med smittestoffet, som kan forårsake cellelysering.

Farmakologisk bruk

Laktoferrin kan oppnås direkte ved å bli renset fra kumelk, men andre moderne systemer er basert på dens produksjon som et rekombinant protein i forskjellige organismer med lett, rask og økonomisk vekst.

Som en aktiv forbindelse i noen medisiner brukes dette proteinet til behandling av magesår og tarmsår, i tillegg til diaré og hepatitt C.

Det brukes mot infeksjoner av bakteriell og viral opprinnelse, og i tillegg brukes det som et sentralstimulerende middel mot immunforsvaret for å forhindre noen patologier som kreft.

Kilder til laktoferrin i menneskekroppen

Uttrykket av dette proteinet kan oppdages innledningsvis i de to og fire celletrinnene i embryonal utvikling og deretter i blastocyststadiet, inntil implantasjonens øyeblikk.

Senere er det dokumentert i nøytrofiler og i epitelcellene i fordøyelses- og reproduksjonssystemene i formasjonen.

Syntese av dette proteinet utføres i myeloiden og sekretorisk epitel. Hos et voksent menneske oppdages de høyeste nivåene av laktoferrinuttrykk i morsmelk og råmelk.

Det kan også finnes i mange slimete sekreter som livmor-, sæd- og vaginalvæske, spytt, galle, bukspyttkjertelsaft, tarmutskillelse, neseutskillelser og tårer. Nivåene av dette proteinet har vist seg å endre seg under graviditet og under menstruasjonssyklusen hos kvinner.

I år 2000 ble produksjonen av laktoferrin i nyrene bestemt, der den uttrykkes og skilles ut gjennom samlerørene og kan reabsorberes i den distale delen av denne.

Det meste av plasmalaktoferrin hos voksne mennesker kommer fra nøytrofiler, hvor det lagres i spesifikke sekundære granuler og i tertiære granuler (selv om det er i lavere konsentrasjoner).

referanser

1. Adlerova, L., Bartoskova, A., & Faldyna, M. (2008). Lactoferrin: en anmeldelse. Veterinarni Medicina, 53 (9), 457-468.
2. Berlutti, F., Pantanella, F., Natalizi, T., Frioni, A., Paesano, R., Polimeni, A., & Valenti, P. (2011). Antivirale egenskaper av laktoferrin - et naturlig immunitetsmolekyl. Molekyler, 16 (8), 6992-7018.
3. Brock, J. (1995). Laktoferrin: et multifunksjonelt immunregulerende protein? Immunologi i dag, 16 (9), 417-419.
4. Brock, JH (2002). Fysiologien til laktoferrin. Biokjemi og cellebiologi, 80 (1), 1-6.
5. González-Chávez, SA, Arévalo-Gallegos, S., & Rascón-Cruz, Q. (2009). Laktoferrin: struktur, funksjon og applikasjoner. Internasjonalt tidsskrift for antimikrobielle midler, 33 (4), 301-e1.
6. Levay, PF, & Viljoen, M. (1995). Lactoferrin: en generell gjennomgang. Haematologica, 80 (3), 252-267.
7. Naot, D., Gray, A., Reid, IR, & Cornish, J. (2005). Lactoferrin - en ny beinvekstfaktor. Clinical Medicine & Research, 3 (2), 93-101.
8. Sanchez, L., Calvo, M., & Brock, JH (1992). Biologisk rolle laktoferrin. Arkiv for sykdom i barndommen, 67 (5), 657.