اللاكتوفيرين: الهيكل والوظائف - مادة الاحياء - 2026

و اللاكتوفيرين ، المعروف أيضا باسم apolactoferrina أو lactotransferrin، هو بروتين سكري التي تنتجها العديد من أنواع الثدييات لديها القدرة على أيونات مأزق ونقل الحديد (FE3 +). يوجد في كثير من سوائل الجسم ويرتبط بالبروتين الرابط للحديد في البلازما المعروف باسم "ترانسفيرين".

تم عزله في عام 1939 من قبل سورنسن وسورنسن من حليب الأبقار ، وبعد 30 عامًا تقريبًا ، في عام 1960 ، حدد يوهانسون وجوده في لبن الأم (اشتق اسمه من تصنيفه على أنه البروتين الأكثر ارتباطًا بالحديد في العالم). حليب).

هيكل Lactoferrin (المصدر: Lijealso عبر ويكيميديا ​​كومنز)

حددت التحقيقات اللاحقة اللاكتوفيرين في إفرازات غدد إفراز أخرى مثل الصفراء وعصير البنكرياس وإفرازات الأمعاء الدقيقة ، وكذلك في الحبيبات الثانوية للعدلات وخلايا البلازما التي تنتمي إلى الجهاز المناعي.

يوجد هذا البروتين أيضًا في الدموع ، واللعاب ، والسائل المنوي ، والسوائل المهبلية ، وإفرازات الشعب الهوائية والأنف ، والبول ، على الرغم من أنه يتواجد بشكل خاص في الحليب (وهو ثاني أعلى تركيز بروتين بعد الكازين) و اللبأ.

على الرغم من أنه كان يعتبر في البداية مجرد بروتين له نشاط جراثيم في الحليب ، إلا أنه بروتين له مجموعة متنوعة من الوظائف البيولوجية ، على الرغم من أنه لا يتعلق جميعها بقدرته على نقل أيونات الحديد.

هيكل اللاكتوفيرين

Lactoferrin ، كما ذكرنا ، هو بروتين سكري بوزن جزيئي يبلغ حوالي 80 كيلو دالتون ، والذي يتكون من 703 من مخلفات الأحماض الأمينية التي يتشابه تسلسلها بشكل كبير بين الأنواع المختلفة. وهو بروتين أساسي ، موجب الشحنة وله نقطة تساوي الكهرباء بين 8 و 8.5.

N الفص والفص C

وهي مكونة من سلسلة واحدة متعددة الببتيد يتم طيها لتشكيل فصين متماثلين يسمى N الفص (المخلفات 1-332) والفص C (المخلفات 344-703) التي تشترك في تجانس 33-41٪ مع بعضها البعض.

يتكون كل من الفص N والفص C من صفائح مطوية على شكل β وحلزون ألفا ، والتي تشكل مجالين لكل فص ، المجال I والمجال II (C1 و C2 و N1 و N2).

كلا الفصين متصلان من خلال منطقة "مفصلية" تتكون من حلزون ألفا بين البقايا 333 و 343 ، مما يمنح البروتين مرونة جزيئية أكبر.

يكشف تحليل تسلسل الأحماض الأمينية لهذا البروتين عن عدد كبير من المواقع المحتملة للارتباط بالجليكوزيل. درجة الارتباط بالجليكوزيل متغيرة للغاية وتحدد مقاومة نشاط البروتياز أو درجة الحموضة المنخفضة بشكل كبير. السكاريد الأكثر شيوعًا في جزء الكربوهيدرات هو المانوز ، مع حوالي 3 ٪ من السكريات الهكسوز و 1 ٪ من الهيكسوسامين.

كل فص من اللاكتوفيرين قادر على الارتباط بشكل عكسي باثنين من أيونات معدنية ، إما الحديد (Fe2 + ، Fe3 +) ، والنحاس (+2) ، والزنك (Zn2 +) ، والكوبالت (Co3 +) أو المنغنيز (Mn2 +) ، في التآزر مع أيون بيكربونات.

جزيئات أخرى

يمكن أيضًا أن يرتبط بجزيئات أخرى مثل عديدات السكاريد الدهنية والجليكوزامينوجليكان والحمض النووي والهيبارين ، على الرغم من انخفاض تقاربها.

عندما يرتبط البروتين باثنين من أيونات الحديد ، فإنه يُعرف باسم هولولاكتوفيرين ، بينما عندما يكون في شكله "الحر" يطلق عليه أبولاكتوفيرين وعندما يكون مرتبطًا بذرة حديد واحدة يُعرف باسم لاكتوفيرين أحادي الطبقة.

يحتوي Apolactoferrin على شكل مفتوح ، بينما يحتوي Hololactoferrin على تكوين مغلق ، مما يجعله أكثر مقاومة لتحلل البروتين.

أشكال أخرى من اللاكتوفيرين

يصف بعض المؤلفين وجود ثلاثة أشكال من اللاكتوفيرين: α و، و γ. يُشار إلى شكل اللاكتوفيرين ألفا على أنه ذو قدرة ربط الحديد ولا يوجد نشاط ريبونوكلياز. تحتوي أشكال اللاكتوفيرين- β واللاكتوفيرين- على نشاط ريبونوكلياز ، ولكنها غير قادرة على الارتباط بأيونات المعادن.

المميزات

اللاكتوفيرين هو بروتين سكري ذو تقارب أعلى بكثير للربط بالحديد من الترانسفيرين ، وهو بروتين ناقل للحديد في بلازما الدم ، مما يمنحه القدرة على ربط أيونات الحديد في نطاق واسع من الرقم الهيدروجيني.

بالنظر إلى أنه يحتوي على شحنة موجبة صافية ويتم توزيعه في أنسجة مختلفة ، فهو بروتين متعدد الوظائف يشارك في وظائف فسيولوجية مختلفة مثل:

- تنظيم امتصاص الحديد في الأمعاء

- عمليات الاستجابة المناعية

- آليات الجسم المضادة للأكسدة

- يعمل كعامل مضاد للسرطان ومضاد للالتهابات

- عامل وقائي ضد الالتهابات الميكروبية

- يعمل كعامل نسخ

- يشارك في تثبيط البروتياز

- وهو بروتين مضاد للفيروسات والفطريات والطفيليات

- كما أنه يعمل كمنشط للتخثر وله نشاط ريبونوكلياز

- عامل نمو العظام.

التمثيل الهيكلي للاكتوفيرين و E. coli siderophore (المصدر: W. Henley عبر ويكيميديا ​​كومنز)

فيما يتعلق بمكافحة الالتهابات الميكروبية ، يعمل اللاكتوفيرين بطريقتين:

- عزل الحديد في مواقع الإصابة (مما يسبب نقصًا في التغذية في الكائنات الحية الدقيقة المعدية ، حيث يعمل كمضاد للجراثيم) أو

- التفاعل المباشر مع العامل المعدي والذي يمكن أن يسبب تحلل الخلايا.

الاستخدامات الدوائية

يمكن الحصول على اللاكتوفيرين مباشرة من خلال تنقيته من حليب البقر ، لكن الأنظمة الحديثة الأخرى تعتمد على إنتاجه كبروتين مؤتلف في الكائنات الحية المختلفة مع نمو سهل وسريع واقتصادي.

كمركب فعال في بعض الأدوية ، يستخدم هذا البروتين لعلاج قرحة المعدة والأمعاء ، وكذلك الإسهال والتهاب الكبد سي.

يتم استخدامه ضد الالتهابات البكتيرية والفيروسية ، بالإضافة إلى استخدامه كمنشط للجهاز المناعي للوقاية من بعض الأمراض مثل السرطان.

مصادر اللاكتوفيرين في جسم الإنسان

يمكن الكشف عن التعبير عن هذا البروتين في البداية في مرحلتين وأربع مراحل من التطور الجنيني ثم في مرحلة الكيسة الأريمية ، حتى لحظة الانغراس.

في وقت لاحق يتجلى في العدلات وفي الخلايا الظهارية للجهاز الهضمي والتناسلي في التكوين.

يتم تصنيع هذا البروتين في الظهارة النخاعية والإفرازية. في الإنسان البالغ ، يتم الكشف عن أعلى مستويات تعبير اللاكتوفيرين في لبن الأم واللبأ.

يمكن العثور عليه أيضًا في العديد من الإفرازات المخاطية مثل سوائل الرحم ، وسوائل المهبل ، واللعاب ، والصفراء ، وعصير البنكرياس ، وإفرازات الأمعاء الدقيقة ، وإفرازات الأنف ، والدموع. تم العثور على مستويات هذا البروتين لتغيير أثناء الحمل وأثناء الدورة الشهرية عند النساء.

في عام 2000 ، تم تحديد إنتاج اللاكتوفيرين في الكلى ، حيث يتم التعبير عنه وإفرازه من خلال أنابيب التجميع ويمكن إعادة امتصاصه في الجزء البعيد منها.

يأتي معظم اللاكتوفيرين في البلازما عند البالغين من العدلات ، حيث يتم تخزينه في حبيبات ثانوية محددة وفي حبيبات من الدرجة الثالثة (وإن كان بتركيزات أقل).

المراجع

1. Adlerova ، L. ، Bartoskova ، A. ، & Faldyna ، M. (2008). اللاكتوفيرين: مراجعة. الطب البيطري ، 53 (9) ، 457-468.
2. Berlutti، F.، Pantanella، F.، Natalizi، T.، Frioni، A.، Paesano، R.، Polimeni، A.، & Valenti، P. (2011). الخصائص المضادة للفيروسات من اللاكتوفيرين - جزيء مناعة طبيعي. الجزيئات ، 16 (8) ، 6992-7018.
3. بروك ، ج. (1995). اللاكتوفيرين: بروتين متعدد الوظائف لتنظيم المناعة؟ علم المناعة اليوم ، 16 (9) ، 417-419.
4. بروك ، جيه إتش (2002). فسيولوجيا اللاكتوفيرين. الكيمياء الحيوية وبيولوجيا الخلية، 80 (1) ، 1-6.
5. González-Chávez، SA، Arévalo-Gallegos، S.، & Rascón-Cruz، Q. (2009). اللاكتوفيرين: الهيكل والوظيفة والتطبيقات. المجلة الدولية للعوامل المضادة للميكروبات، 33 (4) ، 301-e1.
6. Levay، PF، & Viljoen، M. (1995). اللاكتوفيرين: مراجعة عامة. Haematologica، 80 (3) ، 252-267.
7. ناعوت ، د. ، جراي ، أ ، ريد ، إر ، وكورنيش ، ج. (2005). اللاكتوفيرين - عامل جديد لنمو العظام. الطب والبحوث السريرية ، 3 (2) ، 93-101.
8. سانشيز ، إل ، كالفو ، إم ، وبروك ، جي إتش (1992). الدور البيولوجي للاكتوفيرين. محفوظات أمراض الطفولة ، 67 (5) ، 657.