แลคโตเฟอร์ริน: โครงสร้างและหน้าที่ - ชีววิทยา

lactoferrinยังเป็นที่รู้จัก apolactoferrina หรือ lactotransferrin เป็นไกลโคโปรตีนที่ผลิตโดยหลายชนิดที่เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีความสามารถในการผูกและการถ่ายโอนไอออนเหล็ก (Fe3 +) พบได้ในของเหลวในร่างกายส่วนใหญ่และเกี่ยวข้องกับโปรตีนที่จับกับเหล็กในพลาสมาที่เรียกว่า "ทรานสเฟอร์ริน"

2482 โดย Sorensen และ Sorensen จากนมวัวและเกือบ 30 ปีต่อมาในปี 1960 Johannson ได้พิจารณาว่ามีอยู่ในนมของมนุษย์ (ชื่อนี้ได้มาจากการจำแนกว่าเป็นโปรตีนที่มีผลผูกพันกับธาตุเหล็กมากที่สุดในโลก) นม).

โครงสร้างแลคโตเฟอร์ริน (ที่มา: Lijealso ผ่าน Wikimedia Commons)

การตรวจสอบในภายหลังพบว่าแลคโตเฟอร์รินในสารคัดหลั่งอื่น ๆ ของต่อมภายนอกเช่นน้ำดีน้ำตับอ่อนและสารคัดหลั่งของลำไส้เล็กรวมทั้งในเม็ดรองของนิวโทรฟิลเซลล์พลาสมาที่เป็นของระบบภูมิคุ้มกัน

โปรตีนนี้ยังพบได้ในน้ำตาน้ำลายน้ำอสุจิของเหลวในช่องคลอดหลอดลมและสารคัดหลั่งจมูกและปัสสาวะแม้ว่าจะมีมากในนม (เป็นโปรตีนที่มีความเข้มข้นสูงเป็นอันดับสองรองจากเคซีน) และ นมน้ำเหลือง

แม้ว่าในตอนแรกจะถูกพิจารณาว่าเป็นโปรตีนที่มีฤทธิ์แบคทีเรียในนม แต่ก็เป็นโปรตีนที่มีหน้าที่ทางชีววิทยาที่หลากหลายแม้ว่าจะไม่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการถ่ายเทไอออนของเหล็กทั้งหมด

โครงสร้างของแลคโตเฟอร์ริน

แลคโตเฟอรินตามที่กล่าวไว้เป็นไกลโคโปรตีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 80 กิโลดาลาซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโน 703 ตกค้างซึ่งลำดับมีความคล้ายคลึงกันระหว่างสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน เป็นโปรตีนพื้นฐานที่มีประจุบวกและมีจุดไอโซอิเล็กทริกระหว่าง 8 ถึง 8.5

กลีบ N และกลีบ C

ประกอบด้วยห่วงโซ่โพลีเปปไทด์เดี่ยวที่พับให้เป็นแฉกสมมาตรสองอันเรียกว่ากลีบ N (เศษ 1-332) และกลีบ C (ส่วนที่เหลือ 344-703) ที่มีความคล้ายคลึงกัน 33-41% ซึ่งกันและกัน

ทั้งกลีบ N และกลีบ C ประกอบด้วยแผ่นพับ folded และแอลฟาเฮลิกซึ่งประกอบด้วยสองโดเมนต่อกลีบคือโดเมน I และโดเมน II (C1, C2, N1 และ N2)

แฉกทั้งสองเชื่อมต่อกันผ่านบริเวณ "บานพับ" ที่ประกอบด้วยเกลียวอัลฟาระหว่างส่วนที่เหลือ 333 และ 343 ซึ่งทำให้โปรตีนมีความยืดหยุ่นในระดับโมเลกุลมากขึ้น

การวิเคราะห์ลำดับกรดอะมิโนของโปรตีนนี้แสดงให้เห็นถึงไซต์ที่เป็นไปได้จำนวนมากสำหรับไกลโคซิเลชัน ระดับของไกลโคซิเลชันมีความแปรปรวนสูงและกำหนดความต้านทานต่อกิจกรรมของโปรตีเอสหรือ pH ที่ต่ำมาก แซคคาไรด์ที่พบมากที่สุดในส่วนคาร์โบไฮเดรตคือแมนโนสโดยมีน้ำตาลเฮกโซสประมาณ 3% และเฮกโซซามีน 1%

แต่ละกลีบของแลคโตเฟอรินสามารถจับกับไอออนของโลหะสองชนิดได้ทั้งเหล็ก (Fe2 +, Fe3 +), ทองแดง (Cu2 +), สังกะสี (Zn2 +), โคบอลต์ (Co3 +) หรือแมงกานีส (Mn2 +) ใน การทำงานร่วมกันกับไอออนไบคาร์บอเนต

โมเลกุลอื่น ๆ

นอกจากนี้ยังสามารถผูกแม้ว่าจะมีความสัมพันธ์ต่ำกว่ากับโมเลกุลอื่น ๆ เช่นไลโปโพลีแซคคาไรด์ไกลโคซามิโนไกลแคนดีเอ็นเอและเฮปาริน

เมื่อโปรตีนถูกจับกับไอออนของเหล็กสองตัวจะเรียกว่าโฮโลแลคโตเฟอร์รินในขณะที่อยู่ในรูป "อิสระ" จะเรียกว่าอะพอลแลคโตเฟอรินและเมื่อมันถูกผูกไว้กับอะตอมของเหล็กเพียงหนึ่งอะตอมจะเรียกว่าโมโนเฟอร์ริกแลคโตเฟอร์ริน

Apolactoferrin มีโครงสร้างแบบเปิดในขณะที่โฮโลแลคโตเฟอร์รินมีรูปแบบปิดทำให้ทนต่อโปรตีโอไลซิสได้ดีขึ้น

แลคโตเฟอร์รินในรูปแบบอื่น ๆ

ผู้เขียนบางคนอธิบายถึงการมีอยู่ของสามไอโซฟอร์มของแลคโตเฟอร์ริน: α, βและγ รูปแบบ lactoferrin-αแสดงว่ามีความสามารถในการจับกับเหล็กและไม่มีกิจกรรมไรโบนิวคลีเอส รูปแบบของ lactoferrin-βและ lactoferrin-γมีกิจกรรม ribonuclease แต่ไม่สามารถจับกับไอออนของโลหะได้

คุณสมบัติ

แลคโตเฟอรินเป็นไกลโคโปรตีนที่มีความสัมพันธ์ในการจับกับเหล็กสูงกว่าทรานสเฟอร์รินซึ่งเป็นโปรตีนขนส่งเหล็กในพลาสมาในเลือดซึ่งทำให้สามารถจับไอออนของเหล็กได้ในช่วงกว้าง พีเอช

เนื่องจากมีประจุบวกสุทธิและกระจายอยู่ในเนื้อเยื่อต่างๆจึงเป็นโปรตีนมัลติฟังก์ชั่นที่เกี่ยวข้องกับการทำงานทางสรีรวิทยาต่างๆเช่น:

- ควบคุมการดูดซึมธาตุเหล็กในลำไส้

- กระบวนการตอบสนองภูมิคุ้มกัน

- กลไกการต้านอนุมูลอิสระของร่างกาย

- ทำหน้าที่เป็นสารต้านมะเร็งและต้านการอักเสบ

- เป็นสารป้องกันการติดเชื้อจุลินทรีย์

- ทำงานเป็นปัจจัยการถอดความ

- มีส่วนเกี่ยวข้องกับการยับยั้งโปรตีเอส

- เป็นโปรตีนต้านไวรัสเชื้อราและแอนตี้พาราซิติก

- นอกจากนี้ยังทำงานเป็น procoagulant และมีกิจกรรม ribonuclease

- เป็นปัจจัยการเจริญเติบโตของกระดูก

การแสดงโครงสร้างของแลคโตเฟอร์รินและอีโคไลไซเดอโรฟอร์ (ที่มา: W.Henley ผ่าน Wikimedia Commons)

เกี่ยวกับการต่อสู้กับการติดเชื้อจุลินทรีย์แลคโตเฟอรินทำหน้าที่ได้สองวิธี:

- การแยกธาตุเหล็กในบริเวณที่ติดเชื้อ (ซึ่งทำให้เกิดการขาดสารอาหารในจุลินทรีย์ที่ติดเชื้อซึ่งทำหน้าที่เป็นแบคทีเรียสเตติก) หรือ

- โต้ตอบโดยตรงกับสารติดเชื้อซึ่งอาจทำให้เซลล์แตกได้

การใช้ทางเภสัชวิทยา

แลคโตเฟอรินสามารถรับได้โดยตรงโดยการทำให้บริสุทธิ์จากนมวัว แต่ระบบสมัยใหม่อื่น ๆ ขึ้นอยู่กับการผลิตเป็นโปรตีนรีคอมบิแนนท์ในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันโดยมีการเติบโตที่ง่ายรวดเร็วและเศรษฐกิจ

ในฐานะที่เป็นสารประกอบที่ใช้งานอยู่ในยาบางชนิดโปรตีนนี้ใช้ในการรักษาแผลในกระเพาะอาหารและลำไส้เช่นเดียวกับอาการท้องร่วงและโรคตับอักเสบซี

ใช้ต่อต้านการติดเชื้อแบคทีเรียและเชื้อไวรัสและนอกจากนี้ยังใช้เป็นสารกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันเพื่อป้องกันโรคบางชนิดเช่นมะเร็ง

แหล่งที่มาของแลคโตเฟอร์รินในร่างกายมนุษย์

การแสดงออกของโปรตีนนี้สามารถตรวจพบได้ในขั้นแรกของการพัฒนาตัวอ่อนสองและสี่ขั้นตอนและจากนั้นในระยะบลาสโตซิสต์จนถึงช่วงเวลาของการปลูกถ่าย

ต่อมามีหลักฐานปรากฏในนิวโทรฟิลและในเซลล์เยื่อบุผิวของระบบย่อยอาหารและระบบสืบพันธุ์ที่ก่อตัว

การสังเคราะห์โปรตีนนี้จะดำเนินการในเยื่อบุผิว myeloid และสารคัดหลั่ง ในมนุษย์ที่เป็นผู้ใหญ่จะตรวจพบการแสดงออกของแลคโตเฟอรินในระดับสูงสุดในน้ำนมแม่และน้ำนมเหลือง

นอกจากนี้ยังสามารถพบได้ในสารคัดหลั่งหลายชนิดเช่นมดลูกน้ำอสุจิและของเหลวในช่องคลอดน้ำลายน้ำดีน้ำย่อยจากตับอ่อนสารคัดหลั่งจากลำไส้เล็กน้ำมูกและน้ำตา ระดับของโปรตีนนี้พบว่าเปลี่ยนแปลงไปในระหว่างตั้งครรภ์และระหว่างรอบประจำเดือนในสตรี

ในปีพ. ศ. 2543 ได้มีการพิจารณาการผลิตแลคโตเฟอรินในไตซึ่งจะแสดงออกและหลั่งออกมาผ่านท่อที่เก็บรวบรวมและสามารถดูดซึมกลับได้ในส่วนปลายของส่วนเดียวกัน

แลคโตเฟอร์รินในพลาสมาส่วนใหญ่มาจากนิวโทรฟิลซึ่งเก็บไว้ในเม็ดทุติยภูมิเฉพาะและในเม็ดตติยภูมิ (แม้ว่าจะมีความเข้มข้นต่ำกว่าก็ตาม)

อ้างอิง

Adlerova, L. , Bartoskova, A. , & Faldyna, M. (2008). Lactoferrin: บทวิจารณ์ Veterinarni Medicina, 53 (9), 457-468
Berlutti, F. , Pantanella, F. , Natalizi, T. , Frioni, A. , Paesano, R. , Polimeni, A. , & Valenti, P. (2011) คุณสมบัติต้านไวรัสของแลคโตเฟอร์ริน - โมเลกุลภูมิคุ้มกันตามธรรมชาติ โมเลกุล, 16 (8), 6992-7018
Brock, J. (1995). แลคโตเฟอริน: โปรตีนภูมิคุ้มกันแบบมัลติฟังก์ชั่น? วิทยาภูมิคุ้มกันวันนี้, 16 (9), 417-419.
Brock, JH (2002). สรีรวิทยาของแลคโตเฟอร์ริน ชีวเคมีและชีววิทยาของเซลล์, 80 (1), 1-6.
González-Chávez, SA, Arévalo-Gallegos, S. , & Rascón-Cruz, Q. (2009) แลคโตเฟอริน: โครงสร้างหน้าที่และการใช้งาน วารสารนานาชาติของสารต้านจุลชีพ, 33 (4), 301-e1
Levay, PF, & Viljoen, M. (1995). Lactoferrin: บทวิจารณ์ทั่วไป Haematologica, 80 (3), 252-267.
Naot, D. , Gray, A. , Reid, IR, & Cornish, J. (2005). แลคโตเฟอริน - ปัจจัยการเจริญเติบโตของกระดูกใหม่ การแพทย์และการวิจัยทางคลินิก, 3 (2), 93-101.
Sanchez, L. , Calvo, M. , & Brock, JH (1992) บทบาททางชีวภาพของแลคโตเฟอร์ริน จดหมายเหตุของโรคในวัยเด็ก, 67 (5), 657.

แลคโตเฟอร์ริน: โครงสร้างและหน้าที่ - ชีววิทยา - 2026