Α-Lactoalbúmina

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La α-lactalbúmina, también conocida como LALBA, es una proteína que en los seres humanos está codificada por el gen LALBA.

Sinopsis

La α-lactalbúmina es una proteína que regula la producción de lactosa en la leche de casi todas las especies de mamíferos. En los primates, la expresión de α-lactalbúmina aumenta en respuesta a la hormona prolactina y aumenta la producción de lactosa.

La α-lactalbúmina forma la subunidad reguladora del heterodímero de la lactosa sintasa (LS) y la β-1,4-galactosiltransferasa (beta4Gal-T1) forma el componente catalítico. Juntas, estas proteínas permiten que la LS produzca lactosa mediante la transferencia de fracciones de galactosa a la glucosa. Como multímero, la α-lactalbúmina se une fuertemente a los iones de calcio y zinc y puede poseer actividad bactericida o antitumoral. Una variante de plegamiento de la α-lactalbúmina humana que puede formarse en entornos ácidos como el estómago, llamada HAMLET, probablemente induce apoptosis en células tumorales e inmaduras. La dinámica de plegamiento correspondiente de la α-lactalbúmina es, por lo tanto, muy inusual.

Cuando se forma un complejo con Gal-T1, una galactosiltransferasa, la α-lactalbúmina, aumenta la afinidad de la enzima por la glucosa unas 1000 veces e inhibe la capacidad de polimerizar múltiples unidades de galactosa. Esto da lugar a una vía para la formación de lactosa mediante la conversión de Gal-TI en lactosa sintasa.

Propiedades físicas

La estructura de la α-lactalbúmina es bien conocida y está compuesta por 123 aminoácidos y 4 puentes disulfuro. El peso molecular es 14178 Da, y el punto isoeléctrico está entre 4,2 y 4,5. La α-lactalbúmina tiene dos formas prominentes: estado holo y estado apo. El estado holo es la forma natural, plegada y unida por calcio. El estado apo se produce en condiciones ácidas y está asociado con la liberación de iones de calcio y el desdoblamiento de la lámina beta. Una de las principales diferencias estructurales con la beta-lactoglobulina es que no tiene ningún grupo tiol libre que pueda servir como punto de partida para una reacción de agregación covalente. Como resultado, la α-lactalbúmina pura no formará geles tras la desnaturalización y la acidificación. La α-lactalbúmina es una proteína que se une al Ca2+ con un único punto fuerte de unión al calcio que se ve a continuación. El calcio se une a los grupos carboxílicos de tres residuos de aspartato (Asp 82, 87, 88), que se ven en azul, y a los grupos carbonilo de la lisina 79 y el aspartato 84, que se ven en violeta. Esta unión está coordinada por dos moléculas de agua (rojas). Estos sitios de unión de residuos se conservan en la mayoría de las especies que contienen α-lactoalbúmina.

This is the calcium binding site for LALBA. The calcium ion, shown in green, is surrounded by two water molecules (red). The purple residues are the carbonyl binding sites of Lys79 and Asp84. The blue shows the carboxylic groups of Asp82, Asp87, Asp 88.

Evolución

La comparación de secuencias de la α-lactalbúmina muestra una fuerte similitud con la de las lisozimas, específicamente la c-lisozima que se une al Ca2+. Estas dos proteínas comparten gran parte de su estructura física, pero contienen menos de la mitad de la misma secuencia de aminoácidos y, por lo tanto, varían drásticamente en su función. Por lo tanto, la historia evolutiva esperada es que la duplicación del gen de la c-lisozima fue seguida por una mutación, lo que resultó en la pérdida de la actividad catalítica de la lisozima en la α-lactalbúmina. Este gen es anterior al último ancestro común de los mamíferos y las aves, lo que probablemente sitúa su origen en unos 300 Ma.

Funciones

Las investigaciones actuales están encontrando nuevas aplicaciones de la α-lactoalbúmina más allá de la producción fisiológica de lactosa.

Nutrición: La α-lactalbúmina es esencial para la nutrición del recién nacido. Esta proteína proporciona aminoácidos esenciales y compuestos bioactivos necesarios para un crecimiento, desarrollo y salud óptimos. La α-lactalbúmina es la proteína de suero más abundante en la leche materna y se han investigado sus propiedades para incluirla en fórmulas infantiles para replicar los compuestos de la leche materna. Esta proteína es una fuente importante de aminoácidos ramificados, cisteína y residuos de triptófano, cada uno con beneficios correlacionados para la salud.

Usos clínicos: La α-lactalbúmina se ha investigado en relación con muchas afecciones médicas diferentes y se cree que se correlaciona con resultados positivos. Muchos de estos beneficios se deben a los compuestos bioactivos que la componen y a la capacidad de la proteína para unirse a complejos.

SOP: El síndrome de ovario poliquístico (SOP) es una enfermedad en la que los niveles elevados de α-lactalbúmina se han relacionado con el alivio de los síntomas. Esta afección está estrechamente relacionada con la disbiosis intestinal causada por la inflamación del revestimiento intestinal y un desequilibrio de la microbiota. La α-lactalbúmina promueve cepas bacterianas saludables como Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium short y Bifidobacterium longum. Estas bacterias producen ácidos grasos de cadena corta (AGCC) que mejoran el bioma intestinal. En un estudio controlado, el grupo que consumió una dieta más rica en α-lactalbúmina experimentó una disminución de los síntomas asociados con el SOP y niveles más altos de bacterias saludables. Si bien no existe una cura para esta afección, este podría ser un remedio a corto plazo.

Salud mental: La α-lactalbúmina es una fuente de aminoácidos que están relacionados con una mejor salud mental. Esta proteína es rica en residuos de triptófano, que son precursores de la serotonina, un neurotransmisor asociado con estados de ánimo positivos. La proteína también aumenta la concentración plasmática de otros aminoácidos neutros grandes (LNAA) que ayudan a equilibrar las hormonas. Los residuos de cisteína ayudan en la síntesis de glutatión, que es un antioxidante importante.

Cáncer: Se han realizado numerosas investigaciones sobre los efectos apoptóticos que potencialmente tiene la α-lactalbúmina cuando forma un complejo con el ácido oleico llamado HAMLET (alfa-lactalbúmina humana letal para las células tumorales). Este complejo HAMLET altera la estructura de la membrana cuando se une, lo que promueve la muerte celular para proteger la integridad del organismo. Este complejo puede translocarse a los núcleos de las células cancerosas, pero no a los de las células sanas. En numerosos estudios se ha demostrado que este complejo proteína-OA, cuando se encuentra en las células cancerosas, ralentiza la progresión de los tumores. El estado nativo de la α-lactalbúmina no muestra estas mismas funciones anticancerígenas, por lo que es probable que el ácido oleico exprese las funciones apoptóticas mientras que la α-lactalbúmina es responsable de dirigirse a líneas celulares específicas, como las células cancerosas de colon, vejiga y glioblastoma.

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