laktoferrin - Lactoferrin

LTF
laktoferrin.png
Mevcut yapılar
PDB Ortologtur arama: PDBe RCSB
tanımlayıcılar
takma adlar LTF , GIG12, HEL110, HLF2, LF, lactotransferrin
Harici kimlikler OMIM : 150210 MGI : 96837 Homologene : 1754 GeneCards : LTF
ortologlar
Türler İnsan Fare
giriş
Topluluk
UniProt
RefSeq (mRNA)

NM_002343
NM_001199149
NM_001321121
NM_001321122

NM_008522

RefSeq (protein)

NP_001186078
NP_001308050
NP_001308051
NP_002334

NP_032548

Konum (UCSC) Chr 3: 46.44 – 46.49 Mb Chr 9: 111.02 – 111.04 Mb
PubMed'de arama
Vikiveri
İnsan Görüntüle/Düzenle Fareyi Görüntüle/Düzenle

Laktoferrin ( LF olarak da bilinir), lactotransferrin ( LTF ), bir çok fonksiyonlu bir protein ve transferin etti. Laktoferrin, süt , tükürük , gözyaşı ve burun salgıları gibi çeşitli salgı sıvılarında yaygın olarak temsil edilen yaklaşık 80 kDa moleküler kütleye sahip küresel bir glikoproteindir . Laktoferrin da ikincil granüllerde mevcut olan PMN ve bazı tarafından salgılanan asinar hücreleri . Laktoferrin sütten saflaştırılabilir veya rekombinant olarak üretilebilir . İnsan kolostrumu ( "ilk süt" ) en yüksek konsantrasyona sahiptir, ardından insan sütü, ardından inek sütü (150 mg/L) gelir.

Laktoferrin, vücudun bağışıklık sisteminin bileşenlerinden biridir ; antimikrobiyal aktiviteye sahiptir ( bakteriosit , mantar ilacı ) ve esas olarak mukozlarda doğuştan gelen savunmanın bir parçasıdır. Özellikle laktoferrin, insan bebeklere antibakteriyel aktivite sağlar . Laktoferrin, DNA ve RNA , polisakkaritler ve heparin ile etkileşir ve biyolojik fonksiyonlarının bir kısmını bu ligandlarla kompleksler halinde gösterir .

Tarih

Sığır sütünde demir içeren kırmızı proteinin varlığı daha 1939 yılında rapor edilmiştir; bununla birlikte, protein, yeterli saflıkta ekstrakte edilemediği için uygun şekilde karakterize edilememiştir. İlk detaylı çalışmaları 1960 civarında rapor edildi. Molekül ağırlığı, izoelektrik nokta , optik absorpsiyon spektrumları ve protein molekülü başına iki demir atomunun varlığını belgelediler . Protein sütten ekstrakte edildi, demir içeriyordu ve yapısal ve kimyasal olarak serum transferrine benzerdi . Bu nedenle, 1961'de laktoferrin olarak adlandırıldı, ancak daha önceki bazı yayınlarda laktotransferrin adı kullanıldı ve daha sonraki çalışmalar, proteinin sütle sınırlı olmadığını gösterdi. Laktoferrinin antibakteriyel etkisi de 1961'de belgelenmiştir ve demir bağlama yeteneği ile ilişkilendirilmiştir.

Yapı

Laktoferrin genleri

En az 60 laktoferrin gen dizisi, 11 memeli türünde karakterize edilmiştir. Çoğu türde stop kodonu TAA ve Mus musculus'ta TGA'dır . Stop kodonlarının delesyonları, insersiyonları ve mutasyonları kodlama kısmını etkiler ve uzunluğu 2,055 ile 2,190 nükleotid çifti arasında değişir . Türler arasındaki gen polimorfizmi, laktoferrinin intraspesifik polimorfizminden çok daha çeşitlidir. Amino asit dizilerinde farklılıklar vardır: Homo sapiens'te 8, Mus musculus'ta 6, Capra hircus'ta 6 , Bos taurus'ta 10 ve Sus scrofa'da 20 . Bu varyasyon, farklı laktoferrin türleri arasındaki fonksiyonel farklılıkları gösterebilir.

İnsanlarda, laktoferrin gen LTF üçüncü bulunduğu kromozom bölgesindeki lokusu 3q21-S23. Olarak sığır , kodlama dizisi 17 oluşur ekson ve 34,500 kadar bir uzunluğa sahiptir nükleotid çifti. Öküzlerdeki laktoferrin geninin ekzonları, transferrin ailesinin diğer genlerinin eksonlarına benzer bir boyuta sahipken, intronların boyutları aile içinde farklılık gösterir. Eksonların boyutlarındaki benzerlik ve protein molekülünün domenlerindeki dağılımları, laktoferrin geninin evrimsel gelişiminin duplikasyonla gerçekleştiğini gösterir. Kodlamak laktoferrin dayanıklı seçme hayvan ırkları yardımcı olduğunu genlerin polimorfizm Çalışması mastitis .

Moleküler yapı

Laktoferrin, demiri hücrelere aktaran , kandaki ve dış salgılardaki serbest demir düzeyini kontrol eden transferrin proteinlerinden biridir . İnsanların ve diğer memelilerin sütünde, kan plazmasında ve nötrofillerde bulunur ve memelilerin tükürük , safra , gözyaşı ve pankreas gibi neredeyse tüm ekzokrin salgılarının ana proteinlerinden biridir . Sütteki laktoferrin konsantrasyonu kolostrumda 7 g/L' den olgun sütte 1 g/L' ye kadar değişir .

X-ışını kırınımı , laktoferrinin yaklaşık 700 amino asit içeren bir polipeptit zincirine dayandığını ve N ve C lobları olarak adlandırılan iki homolog küresel alan oluşturduğunu ortaya koymaktadır . N-lobu 1-333 amino asit kalıntılarına ve C-lobu 345-692'ye karşılık gelir ve bu alanların uçları kısa bir a-sarmal ile bağlanır. Her lob, N1, N2 ve C1, C2 olmak üzere iki alt alandan oluşur ve bir demir bağlama bölgesi ve bir glikosilasyon bölgesi içerir. Proteinin glikosilasyon derecesi farklı olabilir ve bu nedenle laktoferrinin moleküler ağırlığı 76 ile 80 kDa arasında değişir. Laktoferrinin stabilitesi, yüksek glikosilasyon derecesi ile ilişkilendirilmiştir.

Laktoferrin temel proteinlere aittir, izoelektrik noktası 8.7'dir. İki formda bulunur: demir açısından zengin hololaktoferrin ve demir içermeyen apolaktoferrin. Üçüncül yapıları farklıdır; apolaktoferrin, N lobunun "açık" yapısı ve C lobunun "kapalı" yapısı ile karakterize edilir ve her iki lob da hololaktoferrin içinde kapalıdır.

Her laktoferrin molekülü, iki iyon demir, çinko , bakır veya diğer metalleri tersinir olarak bağlayabilir . Bağlanma bölgeleri, iki protein globülünün her birinde lokalizedir. Orada, her iyon altı ligandla bağlanır: polipeptit zincirinden dördü (iki tirozin tortusu, bir histidin tortusu ve bir aspartik asit tortusu) ve ikisi karbonat veya bikarbonat iyonlarından.

Laktoferrin, demir ile kırmızımsı bir kompleks oluşturur; demire afinitesi transferrine göre 300 kat daha fazladır . Afinitesi zayıf asidik ortamda artar. Bu , laktik ve diğer asitlerin birikmesi nedeniyle dokuların pH'ının düştüğü iltihaplanma sırasında demirin transferinden laktoferrine transferini kolaylaştırır . İnsan sütündeki laktoferrin doymuş demir konsantrasyonu %10 ila %30 olarak tahmin edilmektedir (%100, 2 demir atomu içeren tüm laktoferrin moleküllerine karşılık gelir). Laktoferrinin sadece demir, çinko ve bakırın taşınmasında değil, aynı zamanda alımlarının düzenlenmesinde de yer aldığı gösterilmiştir. Gevşek çinko ve bakır iyonlarının varlığı, laktoferrinin demir bağlama kabiliyetini etkilemez ve hatta artırabilir.

polimerik formlar

Kan plazmasında ve salgı sıvıları içerisinde her iki arasında değişen farklı polimerik biçimde varolabilmektedir laktoferrin monomerler için tetramerler . Laktoferrin iki polimerize eğilimi in vitro ve in vivo olarak , özellikle yüksek konsantrasyonlarda. Birkaç yazar, fizyolojik koşullarda laktoferrinin baskın formunun, 10 −5 M protein konsantrasyonlarında 1:4 monomer:tetramer oranıyla bir tetramer olduğunu buldu .

Laktoferrinin oligomer durumunun konsantrasyonu ile belirlendiği ve laktoferrinin polimerizasyonunun Ca2 + iyonlarının varlığından güçlü bir şekilde etkilendiği ileri sürülmektedir . Özellikle, monomerler Ca 2+ varlığında 10 −10 −10 −11 M'nin altındaki konsantrasyonlarda baskındı , ancak 10 −9 −10 −10 M'nin üzerindeki laktoferrin konsantrasyonlarında tetramerlere dönüştüler . Kandaki laktoferrin titresi , bu özel "geçiş konsantrasyonuna" ve dolayısıyla kandaki laktoferrin hem monomer hem de tetramer olarak sunulmalıdır. Laktoferrinin birçok fonksiyonel özelliği, oligomerik durumuna bağlıdır. Özellikle monomerik, ancak tetramerik olmayan laktoferrin, DNA'ya güçlü bir şekilde bağlanabilir.

İşlev

Laktoferrin doğuştan gelen bağışıklık sistemine aittir . Laktoferrin, temel biyolojik işlevi olan demir iyonlarının bağlanması ve taşınması dışında ayrıca antibakteriyel, antiviral, antiparaziter , katalitik, anti-kanser ve anti-alerjik işlev ve özelliklere sahiptir.

Laktoferrinin enzimatik aktivitesi

Laktoferrin, RNA'yı hidrolize eder ve pirimidine özgü salgılayıcı ribonükleazların özelliklerini sergiler . Özellikle, RNA genomunu yok ederek, süt RNaz , farelerde meme kanserine neden olan retrovirüslerin ters transkripsiyonunu engeller . Batı Hindistan'daki Parsi kadınlarının süt RNaz düzeyi diğer gruplara göre belirgin şekilde daha düşüktür ve meme kanseri oranları ortalamanın üç katıdır. Bu nedenle, sütün ribonükleazları ve özellikle laktoferrin, patogenezde önemli bir rol oynayabilir .

laktoferrin reseptörü

Laktoferrin reseptörü de önemli bir rol oynar içselleştirme laktoferrinin; ayrıca demir iyonlarının laktoferrin tarafından emilmesini kolaylaştırır. Bu gösterilmiştir gen ekspresyonu yaşla birlikte artar duodenum ve azalmalar jejunum . Ay ışığını aydınlatan glikolitik enzim gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenazın ( GAPDH ), laktoferrin için bir reseptör olarak işlev gördüğü gösterilmiştir.

kemik aktivitesi

Ribonükleazla zenginleştirilmiş laktoferrin, laktoferrinin kemiği nasıl etkilediğini incelemek için kullanılmıştır. Laktoferrinin kemik döngüsü üzerinde olumlu etkileri olduğu gösterilmiştir. Kemik erimesini azaltmaya ve kemik oluşumunu artırmaya yardımcı olmuştur. Bu, iki kemik rezorpsiyon belirteci ( deoksipiridinolin ve N-telopeptid ) seviyelerinde bir azalma ve iki kemik oluşumu belirteci ( osteokalsin ve alkalin fosfataz ) seviyelerinde bir artış ile gösterildi . Pro-inflamatuar yanıtlarda bir azalma ve anti-inflamatuar yanıtlarda bir artış anlamına gelen osteoklast oluşumunu azaltmıştır , bu da kemik emiliminde bir azalmaya işaret eder.

Nükleik asitlerle etkileşim

Laktoferrinin önemli özelliklerinden biri, nükleik asitlerle bağlanma yeteneğidir. Sütten ekstrakte edilen protein fraksiyonu %3.3 RNA içerir, ancak protein tercihen tek iplikli DNA'dan ziyade çift iplikli DNA'ya bağlanır. Laktoferrinin DNA'yı bağlama yeteneği , immobilize edilmiş tek iplikli DNA ile agaroz gibi immobilize DNA içeren sorbentler içeren kolonlarla afinite kromatografisi kullanılarak izolasyonu ve saflaştırılması için kullanılır .

Klinik önemi

Laktoferrin, bağışıklık sisteminde bulunan bir proteindir ve çoğu proteinden daha yüksek bir afinite ile demire bağlanarak bakteriyel enfeksiyonlara karşı ortak bir savunmadır.
Laktoferrin (daha büyük protein) ve bir E. Coli hücresinin (daha küçük protein) bir sideroforu gösterilmiştir. Laktoferrin, bağışıklık sisteminde bulunan bir proteindir ve çoğu proteinden daha yüksek bir afinite ile demire bağlanarak bakteriyel enfeksiyonlara karşı ortak bir savunmadır.

antibakteriyel aktivite

Laktoferrinin birincil rolü, serbest demiri tutmak ve bunu yaparken bakteri gelişimi için gerekli olan temel substratı ortadan kaldırmaktır. Laktoferrinin antibakteriyel etkisi , mikroorganizmaların hücre yüzeyindeki spesifik reseptörlerin varlığı ile de açıklanmaktadır . Laktoferrin, bakteri duvarlarının lipopolisakkaritine bağlanır ve laktoferrinin oksitlenmiş demir kısmı, peroksit oluşumu yoluyla bakterileri oksitler . Bu, membran geçirgenliğini etkiler ve hücre parçalanmasına ( lizis ) neden olur.

Laktoferrin ayrıca fagositozun uyarılması gibi demir ile ilgili olmayan başka antibakteriyel mekanizmalara da sahip olmasına rağmen, yukarıda açıklanan dış bakteriyel membran ile etkileşim en baskın ve en çok çalışılandır. Laktoferrin sadece zarı bozmakla kalmaz, hücreye bile nüfuz eder. Bakteri duvarına bağlanması, laktoferrinin N-lobunda bulunan ve laktoferrinin başka bir protein olan tripsin ile in vitro bölünmesiyle üretilen spesifik peptit laktoferrisin ile ilişkilidir . Laktoferrinin antimikrobiyal etkisinin bir mekanizması, laktoferrin'in H + -ATPase'yi hedef alması ve hücre zarındaki proton translokasyonuna müdahale ederek in vitro ölümcül bir etki ile sonuçlanması olarak rapor edilmiştir .

Laktoferrin, H. pylori'nin mideye yapışmasını engeller ve bu da sindirim sistemi bozukluklarının azaltılmasına yardımcı olur. Sığır laktoferrin, H. pylori'ye karşı insan laktoferrininden daha fazla aktiviteye sahiptir .

antiviral aktivite

Yeterli güçte laktoferrin , herpes simpleks virüsü 1 ve 2, sitomegalovirüs , HIV , hepatit C virüsü , hantavirüsler , rotavirüsler , çocuk felci virüsü tip 1, insan solunum sinsityal virüsü dahil olmak üzere DNA ve RNA genomlarına dayalı çok çeşitli insan ve hayvan virüslerine etki eder. , murin lösemi virüsleri ve Mayaro virüsü . COVID-19'a karşı etkinlik tahmin edildi ancak kanıtlanmadı.

Laktoferrinin antiviral aktivitesinin en çok çalışılan mekanizması, virüs partiküllerinin hedef hücrelerden saptırılmasıdır. Birçok virüs , hücre zarlarının lipoproteinlerine bağlanma ve daha sonra hücreye girme eğilimindedir . Laktoferrin aynı lipoproteinlere bağlanarak virüs partiküllerini iter. Demir içermeyen apolaktoferrin bu işlevde hololaktoferrin'den daha etkilidir; ve laktoferrinin antimikrobiyal özelliklerinden sorumlu olan laktoferrisin, neredeyse hiç antiviral aktivite göstermez.

Laktoferrin, hücre zarı ile etkileşime girmenin yanı sıra, hepatit virüsleri gibi viral partiküllere de doğrudan bağlanır . Bu mekanizma aynı zamanda laktoferrinin farklı hücre tipleri üzerinde etkili olan rotavirüslere karşı antiviral aktivitesi ile de doğrulanır.

Laktoferrin, virüs hücreye girdikten sonra virüs replikasyonunu da baskılar. Böyle bir dolaylı antiviral etki, şiddetli akut solunum sendromu (SARS) gibi viral enfeksiyonların erken evrelerinde çok önemli bir rol oynayan doğal öldürücü hücreler , granülositler ve makrofajlar - hücreleri etkileyerek elde edilir .

antifungal aktivite

Laktoferrin ve laktoferrisin , saçkıran gibi çeşitli cilt hastalıklarından sorumlu olan Trichophyton mentagrophytes'in in vitro büyümesini engeller . Laktoferrin da karşı etki Candida albicans - bir diploid mantar (bir tür maya neden olur) fırsatçı ağız ve genital insanlarda enfeksiyonları. Flukonazol , Candida albicans'a karşı uzun süredir kullanılmaktadır ve bu ilaca dirençli suşların ortaya çıkmasına neden olmuştur . Bununla birlikte, flukonazol ile laktoferrin bir kombinasyonu flukonazol-dirençli suşlara karşı hareket edebilir Candida albicans gibi diğer türleri Candida : C. glabrata, C. krusei, C. parapsilosis ve C. tropicalis . Candida'nın laktoferrin ve ardından flukonazol ile sıralı inkübasyonu için antifungal aktivite gözlenir , ancak bunun tersi olmaz. Laktoferrisinin antifungal aktivitesi, laktoferrininkinden daha fazladır. Özellikle sentetik peptit 1-11 laktoferrisin, Candida albicans'a karşı doğal laktoferrisine göre çok daha fazla aktivite gösterir .

Bağışıklık sistemi zayıflamış ve aftöz ülser semptomları olan farelere içme suyu yoluyla laktoferrinin uygulanması , ağızdaki Candida albicans suşlarının sayısını ve dildeki hasarlı alanların boyutunu azaltmıştır . Hayvanlara laktoferrinin oral yoldan verilmesi ayrıca gastrointestinal sisteme yakın dokulardaki patojenik organizmaların sayısını da azaltmıştır . Diğer antifungal ilaçlara dirençli HIV pozitif hastalarda laktoferrin, lizozim ve itrakonazol içeren bir karışım ile Candida albicans tamamen yok edilebilir . Diğer ilaçların etkisiz olduğu düşünüldüğünde bu tür mantar önleyici etki, laktoferrinin özelliğidir ve özellikle HIV ile enfekte hastalar için değerlidir. Laktoferrinin antiviral ve antibakteriyel etkilerinin aksine, antifungal etkisinin mekanizması hakkında çok az şey bilinmektedir. Laktoferrin bağlama görünmektedir plazma membranı arasında C. albicans bir apoptotik benzeri işlem indükleyici.

antikanserojenik aktivite

Sığır laktoferrinin (bLF) antikanser aktivitesi, sıçanlarda deneysel akciğer, mesane, dil, kolon ve karaciğer karsinojenezlerinde, muhtemelen sitokrom P450 1A2 ( CYP1A2 ) gibi faz I enzimlerinin baskılanmasıyla gösterilmiştir . Ayrıca hamsterler üzerinde yapılan başka bir deneyde sığır laktoferrin ağız kanseri insidansını %50 oranında azaltmıştır . Şu anda bLF, yoğurtta , sakızlarda , bebek formüllerinde ve kozmetik ürünlerinde bir bileşen olarak kullanılmaktadır .

Kistik fibroz

İnsan akciğeri ve tükürüğü , kistik fibroz hastalarında hipotiyosiyanit eksik olan, laktoperoksidaz sistemi de dahil olmak üzere, hipotiyosiyanit ve laktoferrin üreten çok çeşitli antimikrobiyal bileşik içerir . Doğal bağışıklığın bir bileşeni olan laktoferrin, bakteriyel biyofilm gelişimini engeller . Kistik fibrozlu hastalarda azalmış laktoferrin aktivitesine bağlı olarak mikrobisidal aktivite kaybı ve artan biyofilm oluşumu gözlenir. Kistik fibrozda, antibiyotik duyarlılığı laktoferrin tarafından değiştirilebilir Bu bulgular, laktoferrinin insan konak savunmasında ve özellikle akciğerde önemli rolünü göstermektedir. Hipotiyosiyanit içeren laktoferrin, EMEA ve FDA tarafından yetim ilaç statüsüne sahiptir .

nekrotizan enterokolit

Düşük kaliteli kanıtlar, probiyotik eklenerek veya eklenmeden oral laktoferrin takviyesinin , erken doğmuş bebeklerde geç başlangıçlı sepsis ve nekrotizan enterokoliti (evre II veya III) hiçbir yan etki olmaksızın azaltabileceğini düşündürmektedir .

teşhiste

Sjögren sendromu gibi kuru göz hastalıklarında gözyaşı sıvısındaki laktoferrin düzeylerinin azaldığı gösterilmiştir . Sjögren sendromu ve diğer kuru göz hastalığı türlerinin teşhisini iyileştirmek amacıyla, bakım noktasında insan gözyaşı sıvısındaki laktoferrin seviyelerinin ölçülmesini sağlamak için mikroakışkan teknolojisini kullanan hızlı, taşınabilir bir test geliştirilmiştir.

Nanoteknoloji

Laktotransferrin, nanoteknolojide potansiyel uygulamaları olan floresan altın kuantum kümelerinin sentezinde kullanılmıştır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar