Lectina
lectinas son proteínas de unión a carbohidratos que son altamente específicas para grupos de azúcares que forman parte de otras moléculas, por lo que causan la aglutinación de células particulares o la precipitación de glicoconjugados y polisacáridos. Las lectinas tienen un papel en el reconocimiento a nivel celular y molecular y desempeñan numerosas funciones en los fenómenos de reconocimiento biológico que involucran células, carbohidratos y proteínas. Las lectinas también median en la unión y unión de bacterias, virus y hongos a sus objetivos previstos.
Las lectinas se encuentran en muchos alimentos. Algunos alimentos, como los frijoles y los cereales, deben cocinarse, fermentarse o germinarse para reducir el contenido de lectinas. Algunas lectinas son beneficiosas, como CLEC11A, que promueve el crecimiento óseo, mientras que otras pueden ser toxinas poderosas como la ricina.
Las lectinas pueden ser desactivadas por mono y oligosacáridos específicos, que se unen a las lectinas ingeridas de cereales, legumbres, plantas de solanáceas y lácteos; La unión puede impedir su unión a los carbohidratos dentro de la membrana celular. La selectividad de las lectinas significa que son útiles para analizar el tipo de sangre y se ha investigado su uso potencial en cultivos genéticamente modificados para transferir resistencia a las plagas.
Etimología
| Tabla de las principales lectinas de plantas | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Signatura de la lectina | Nombre de Lectin | Fuente | Motivo ligand | ||
| Mannose-binding lectins | |||||
| ConA | Concanavalin A | Canavalia ensiformis | residuos de α-D-mannosilo y α-D-glucosilo estructuras ramificadas α-mannosidicas (tipo alta α-mannose, o tipo híbrido y biantennary complejo tipo N-Glycans) | ||
| LCH | Lectin | Lens culinaris | Fucosilated core region of bi- and triantennary complex type N-Glycans | ||
| GNA | Lectina de nieve | Galanthus nivalis | α 1-3 y α 1-6 estructuras de alta manguera conectadas | ||
| Galactosa / N-acetilgalactosamina lectins | |||||
| RCA | Ricin. Ricinus communis agglutinin, RCA120 | Ricinus communis | Galβ1-4GalNAcβ1-R | ||
| PNA | Peanut agglutinin | Arachis hipogaea | Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (T-Antigeno) | ||
| AIL | Jacalin | Artocarpus integrifolia | (Sia)Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (T-Antigeno) | ||
| VVL | Lectin vetch peludo | Vicia villosa | GalNAcα-Ser/Thr (Tn-Antigeno) | ||
| lectinas de unión N-acetilglucosamina | |||||
| WGA | germen de trigo agglutinin | Triticum vulgaris | GlcNAcβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc, Neu5Ac (ácido silico) | ||
| N-acetilneuraminic acid binding lectins | |||||
| SNA | Elderberry lectin | Sambucus nigra | Neu5Acα2-6Gal(NAc)-R | ||
| MAL | Maackia amurensis leukoagglutinin | Maackia amurensis | Neu5Ac/Gcα2,3Galβ1,4Glc(NAc) | ||
| MAH | Maackia amurensis hemoagglutinin | Maackia amurensis | Neu5Ac/Gcα2,3Galβ1,3(Neu5Acα2,6)GalNac | ||
| Fucose binding lectins | |||||
| UEA | Ulex europaeus agglutinin | Ulex europaeus | Fucα1-2Gal-R | ||
| AAL | Aleuria aurantia lectin | Aleuria aurantia | Fucα1-2Galβ1-4(Fucα1-3/4)Galβ1-4GlcNAc, R2-GlcNAcβ1-4(Fucα1-6)GlcNAc-R1 | ||
William C. Boyd solo y luego junto con Elizabeth Shapleigh introdujeron el término "lectina" en 1954 de la palabra latina lectus, "elegido" (del verbo legere, elegir o escoger).
Funciones biológicas
Las lectinas pueden unirse a un carbohidrato soluble o a una fracción de carbohidrato que es parte de una glicoproteína o glicolípido. Normalmente aglutinan determinadas células animales y/o precipitan glicoconjugados. La mayoría de las lectinas no poseen actividad enzimática.
Animales
Las lectinas tienen estas funciones en los animales:
- La regulación de la adherencia celular
- La regulación de la síntesis de glicoproteína
- La regulación de los niveles de proteína de sangre
- La unión de glucoproteínas extracelulares e intercelulares solubles
- Como receptor en la superficie de las células hepáticas mamíferas para el reconocimiento de los residuos de galactosa, que resulta en la eliminación de ciertas glucoproteínas del sistema circulatorio
- Como receptor que reconoce enzimas hidrolíticas que contienen mannose-6-fosfato, y se dirige a estas proteínas para su entrega a los lisosomas; la enfermedad de células I es un tipo de defecto en este sistema particular.
- Se sabe que las lectinas desempeñan funciones importantes en el sistema inmunitario innato. Las lectinas como la lectina que une la manguera, ayudan a mediar la defensa de primera línea contra los microorganismos invasores. Otras lectinas inmunitarias juegan un papel en la discriminación de uno mismo y probablemente modulan procesos inflamatorios y autoreactivos. Intelectinas (lectinas tipo X) atan los glucocanos microbianos y pueden funcionar en el sistema inmunitario innato también. Las lectinas pueden participar en el reconocimiento de patrones y la eliminación patógena en la inmunidad innata de los vertebrados incluyendo peces.
Plantas
La función de las lectinas en las plantas (lectina de leguminosas) aún es incierta. Una vez que se pensó que era necesaria para la unión de los rizobios, esta función propuesta se descartó mediante estudios de transgenes desactivadores de lectinas.
La gran concentración de lectinas en las semillas de las plantas disminuye con el crecimiento y sugiere un papel en la germinación de las plantas y quizás en la propia supervivencia de las semillas. También se cree que es una función la unión de glicoproteínas a la superficie de las células parásitas. Se ha descubierto que varias lectinas vegetales reconocen ligandos no carbohidratos que son principalmente de naturaleza hidrofóbica, incluidas la adenina, las auxinas, la citoquinina y el ácido indolacético, así como las porfirinas solubles en agua. Estas interacciones pueden ser fisiológicamente relevantes, ya que algunas de estas moléculas funcionan como fitohormonas.
Se cree que las quinasas receptoras de lectina (LecRK) reconocen patrones moleculares asociados a daños (DAMP), que se crean o liberan a partir del ataque de herbívoros. En Arabidopsis, el Clado 1 de LecRK de tipo leguminosa tiene 11 proteínas LecRK. Se ha informado que LecRK-1.8 reconoce moléculas de NAD extracelulares y que LecRK-1.9 reconoce moléculas de ATP extracelulares.
Bacterias y virus
Algunas glicoproteínas del virus de la hepatitis C pueden unirse a las lectinas de tipo C en la superficie de la célula huésped (células del hígado) para iniciar la infección. Para evitar la eliminación del cuerpo por parte del sistema inmunológico innato, los patógenos (p. ej., partículas de virus y bacterias que infectan células humanas) a menudo expresan lectinas de superficie conocidas como adhesinas y hemaglutininas que se unen a glicanos específicos de tejido en las glicoproteínas y glicolípidos de la superficie de la célula huésped. Múltiples virus, incluida la gripe y varios virus de la familia Paramyxoviridae, utilizan este mecanismo para unirse y entrar en las células diana.
Usar
En medicina e investigación médica
Las lectinas purificadas son importantes en un entorno clínico porque se utilizan para tipificar la sangre. Algunos de los glicolípidos y glicoproteínas de los glóbulos rojos de un individuo pueden identificarse mediante lectinas.
- Un lectin de Bifloruso Dolichos se utiliza para identificar células que pertenecen al grupo sanguíneo A1.
- Un lectin de Ulex europaeus se utiliza para identificar el antígeno del grupo sanguíneo H.
- Un lectin de Vicia graminea se utiliza para identificar el antígeno del grupo sanguíneo N.
- Un lectin de Iberis amara se utiliza para identificar el antígeno del grupo sanguíneo M.
- Se utiliza una lectina de leche de coco para identificar Theros antígeno.
- Un lectin de Carex se utiliza para identificar el antígeno R.
En neurociencia, el método de etiquetado anterógrado se utiliza para rastrear el camino de los axones eferentes con PHA-L, una lectina del frijol.
Una lectina (BanLec) del plátano inhibe el VIH-1 in vitro. Las aquilectinas, aisladas de Tachypleus tridentatus, muestran actividad aglutinante específica contra los eritrocitos humanos de tipo A. Las aglutininas anti-B, como las anti-BCJ y anti-BLD, separadas de Charybdis japonica y Lymantria dispar, respectivamente, son valiosas tanto en la clasificación sanguínea de rutina como en la investigación.
En el estudio del reconocimiento de carbohidratos por las proteínas
Las lectinas de plantas leguminosas, como la PHA o la concanavalina A, se han utilizado ampliamente como sistemas modelo para comprender las bases moleculares de cómo las proteínas reconocen los carbohidratos, porque son relativamente fáciles de obtener y tienen una amplia variedad de especificidades de azúcar. Las numerosas estructuras cristalinas de las lectinas de leguminosas han permitido conocer detalladamente las interacciones atómicas entre los carbohidratos y las proteínas.
Las lectinas de semillas de leguminosas han sido estudiadas por su potencial insecticida y han demostrado efectos nocivos para el desarrollo de plagas.
Como herramienta bioquímica
La concanavalina A y otras lectinas disponibles comercialmente se han utilizado ampliamente en cromatografía de afinidad para purificar glicoproteínas.
En general, las proteínas se pueden caracterizar con respecto a las glicoformas y la estructura de los carbohidratos mediante cromatografía de afinidad, transferencia, electroforesis de afinidad e inmunoelectroforesis de afinidad con lectinas, así como en micromatrices, como en micromatrices de lectinas asistidas por fluorescencia de campo evanescente..
En la guerra bioquímica
Un ejemplo de los poderosos atributos biológicos de las lectinas es el agente de guerra bioquímica ricina. La proteína ricina se aísla de las semillas de la planta de ricino y comprende dos dominios proteicos. Abrin del guisante jequirity es similar:
- Un dominio es una lectina que une los residuos de la superficie celular de galactosilo y permite que la proteína entre las células.
- El segundo dominio es una N-glycosidase que cuelga núcleos de ARN ribosomal, resultando en inhibición de la síntesis de proteínas y la muerte celular.
Lectina dietética
Las lectinas están muy extendidas en la naturaleza y muchos alimentos contienen proteínas. Algunas lectinas pueden ser dañinas si se cocinan mal o se consumen en grandes cantidades. Son más potentes cuando están crudas, ya que hervirlas, guisarlas o remojarlas en agua durante varias horas pueden inactivar la mayoría de las lectinas. Sin embargo, cocinar frijoles crudos a fuego lento, como en una olla de cocción lenta, no eliminará todas las lectinas.
Algunos estudios han encontrado que las lectinas pueden interferir con la absorción de algunos minerales, como el calcio, el hierro, el fósforo y el zinc. La unión de las lectinas a las células del tracto digestivo puede alterar la descomposición y absorción de algunos nutrientes y, como se unen a las células durante largos períodos de tiempo, algunas teorías sostienen que pueden desempeñar un papel en ciertas afecciones inflamatorias como la artritis reumatoide y diabetes tipo 1, pero la investigación que respalda las afirmaciones de efectos a largo plazo sobre la salud humana es limitada y la mayoría de los estudios existentes se han centrado en países en desarrollo donde la desnutrición puede ser un factor o las opciones dietéticas son limitadas.
Dieta sin lectinas
El primer escritor que defendió una dieta libre de lectinas fue Peter J. D'Adamo, un médico naturópata mejor conocido por promover la dieta del tipo de sangre. Sostuvo que las lectinas pueden dañar el tipo de sangre de una persona al interferir con la digestión, el metabolismo de los alimentos, las hormonas y la producción de insulina, por lo que deberían evitarse. D'Adamo no proporcionó evidencia científica ni datos publicados para sus afirmaciones, y su dieta ha sido criticada por hacer declaraciones inexactas sobre la bioquímica.
Steven Gundry propuso una dieta libre de lectinas en su libro The Plant Paradox (2017). Excluye una amplia gama de alimentos comunes, incluidos cereales integrales, legumbres y la mayoría de las frutas, así como las solanáceas: tomates, patatas, berenjenas, pimientos morrones y chiles. Las afirmaciones de Gundry sobre las lectinas se consideran pseudociencia. Su libro cita estudios que no tienen nada que ver con las lectinas, y algunos que muestran, contrariamente a sus propias recomendaciones, que evitar los cereales integrales de trigo, cebada y centeno permitirá un aumento de bacterias dañinas y al mismo tiempo disminuirá las bacterias útiles.
Toxicidad
Las lectinas son uno de los muchos componentes tóxicos de muchas plantas crudas que se inactivan mediante un procesamiento y preparación adecuados (por ejemplo, cocción con calor, fermentación). Por ejemplo, los frijoles crudos contienen naturalmente niveles tóxicos de lectina (por ejemplo, fitohemaglutinina). Los efectos adversos pueden incluir deficiencias nutricionales y reacciones inmunes (alérgicas).
Hemaglutinación
Las lectinas se consideran una familia importante de antinutrientes proteicos, que son proteínas específicas que se unen al azúcar y exhiben actividades reversibles de unión a carbohidratos. Las lectinas son similares a los anticuerpos en su capacidad para aglutinar glóbulos rojos.
Se ha demostrado que muchas semillas de legumbres contienen una alta actividad de lectina, denominada hemaglutinación. La soja es el cultivo de leguminosas de grano más importante en esta categoría. Sus semillas contienen alta actividad de lectinas de soja (aglutinina de soja o SBA).
Historia
Mucho antes de una comprensión más profunda de sus numerosas funciones biológicas, las lectinas vegetales, también conocidas como fitohemaglutininas, se destacaban por su especificidad particularmente alta para glicoconjugados extraños (por ejemplo, los de hongos y animales) y se usaban en biomedicina para pruebas de células sanguíneas. y en bioquímica para fraccionamiento.
Aunque se descubrieron por primera vez hace más de 100 años en las plantas, ahora se sabe que las lectinas están presentes en toda la naturaleza. Se cree que la descripción más antigua de una lectina la dio Peter Hermann Stillmark en su tesis doctoral presentada en 1888 en la Universidad de Dorpat. Stillmark aisló ricina, una hemaglutinina extremadamente tóxica, de semillas de ricino (Ricinus communis).
La primera lectina purificada a gran escala y disponible comercialmente fue la concanavalina A, que ahora es la lectina más utilizada para la caracterización y purificación de moléculas y estructuras celulares que contienen azúcar. Las lectinas de leguminosas son probablemente las lectinas mejor estudiadas.
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