Laktoferin: struktur dan fungsi

Laktoferin: struktur dan fungsi

laktoferin , juga dikenal sebagai apolactoferrina atau lactotransferrin, adalah glikoprotein yang diproduksi oleh banyak spesies mamalia memiliki kemampuan untuk ion mengikat dan mentransfer besi (Fe3 +). Ini ditemukan di banyak cairan tubuh dan terkait dengan protein pengikat besi plasma yang dikenal sebagai “transferrin.”

Itu diisolasi pada tahun 1939 oleh Sorensen dan Sorensen dari susu sapi dan, hampir 30 tahun kemudian, pada tahun 1960, Johannson menentukan keberadaannya dalam susu manusia (namanya berasal dari klasifikasinya sebagai protein pengikat besi yang paling melimpah di dunia). ).

Struktur laktoferin (Sumber: Lijealso [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)

Penelitian selanjutnya mengidentifikasi laktoferin dalam sekresi kelenjar eksokrin lain seperti empedu, jus pankreas dan sekresi usus kecil, serta dalam butiran sekunder neutrofil, sel plasma milik sistem kekebalan.

Protein ini juga ditemukan dalam air mata, air liur, air mani, cairan vagina, sekresi bronkial dan hidung dan dalam urin, meskipun sangat berlimpah dalam susu (itu adalah protein konsentrasi tertinggi kedua setelah kasein) dan kolostrum.

Meskipun awalnya dianggap hanya sebagai protein dengan aktivitas bakteriostatik dalam susu, itu adalah protein dengan berbagai fungsi biologis, meskipun tidak semuanya berkaitan dengan kemampuannya untuk mentransfer ion besi.

Indeks artikel

Struktur laktoferin

Laktoferin, seperti yang disebutkan, adalah glikoprotein dengan berat molekul sekitar 80 kDa , yang terdiri dari 703 residu asam amino yang urutannya memiliki homologi besar antara spesies yang berbeda. Ini adalah protein dasar, bermuatan positif dan dengan titik isoelektrik antara 8 dan 8,5.

Lobus N dan Lobus C

Ini terdiri dari rantai polipeptida tunggal yang dilipat untuk membentuk dua lobus simetris yang disebut lobus N (residu 1-332) dan lobus C (residu 344-703) yang berbagi homologi 33-41% satu sama lain.

Baik lobus N dan lobus C terdiri dari lembaran lipat- dan heliks alfa, yang membentuk dua domain per lobus, domain I dan domain II (C1, C2, N1 dan N2).

Kedua lobus terhubung melalui wilayah “engsel” yang terdiri dari heliks alfa antara residu 333 dan 343, memberikan fleksibilitas molekul yang lebih besar pada protein.

Analisis urutan asam amino protein ini mengungkapkan sejumlah besar situs potensial untuk glikosilasi. Derajat glikosilasi sangat bervariasi dan menentukan resistensi terhadap aktivitas protease atau terhadap pH yang sangat rendah. Sakarida yang paling umum dalam porsi karbohidratnya adalah manosa, dengan sekitar 3% gula heksosa dan 1% heksosamin.

Setiap lobus laktoferin mampu mengikat dua ion logam secara reversibel, baik besi (Fe2 +, Fe3 +), tembaga (Cu2 +), seng (Zn2 +), kobalt (Co3 +) atau mangan (Mn2 +), secara sinergis dengan ion bikarbonat.

Molekul lain

Ia juga dapat mengikat, meskipun dengan afinitas yang lebih rendah, ke molekul lain seperti lipopolisakarida, glikosaminoglikan, DNA, dan heparin.

Ketika protein terikat pada dua ion besi itu dikenal sebagai hololaktoferin, sedangkan ketika dalam bentuk “bebas” disebut apolaktoferin dan ketika hanya terikat pada satu atom besi dikenal sebagai laktoferin monoferik.

Apolaktoferin memiliki konformasi terbuka, sedangkan hololaktoferin memiliki konfigurasi tertutup, sehingga lebih tahan terhadap proteolisis.

Bentuk lain dari laktoferin

Beberapa penulis menggambarkan keberadaan tiga isoform laktoferin: , dan . Bentuk laktoferin-α dilambangkan dengan kapasitas pengikatan besi dan tidak ada aktivitas ribonuklease. Bentuk laktoferin-β dan laktoferin- memiliki aktivitas ribonuklease, tetapi tidak mampu mengikat ion logam.

Fitur

Laktoferin adalah glikoprotein dengan afinitas yang jauh lebih tinggi untuk mengikat besi daripada transferin, protein pengangkut besi dalam plasma darah, yang memberinya kemampuan untuk mengikat ion besi dalam kisaran pH yang luas.

Mengingat bahwa ia memiliki muatan positif bersih dan didistribusikan di berbagai jaringan, itu adalah protein multifungsi yang terlibat dalam berbagai fungsi fisiologis seperti:

– Pengaturan penyerapan zat besi usus

– Proses respon imun

– Mekanisme antioksidan tubuh

– Bertindak sebagai agen antikarsinogenik dan anti inflamasi

– Ini adalah agen pelindung terhadap infeksi mikroba

– Bekerja sebagai faktor transkripsi

– Ini terlibat dalam penghambatan protease

– Ini adalah protein antivirus, antijamur dan antiparasit

– Ia juga bekerja sebagai prokoagulan dan memiliki aktivitas ribonuklease

– Ini adalah faktor pertumbuhan tulang.

Representasi struktural laktoferin dan siderofor E. coli (Sumber: W. Henley [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Mengenai perang melawan infeksi mikroba, laktoferin bertindak dalam dua cara:

– Mengasingkan besi di tempat infeksi (yang menyebabkan defisiensi nutrisi pada mikroorganisme infeksius, bertindak sebagai bakteriostatik) atau

– Berinteraksi langsung dengan agen infeksi, yang dapat menyebabkan lisis sel.

Kegunaan farmakologis

Laktoferin dapat diperoleh langsung dengan dimurnikan dari susu sapi, tetapi sistem cararn lainnya didasarkan pada produksinya sebagai protein rekombinan dalam organisme yang berbeda dengan pertumbuhan yang mudah, cepat dan ekonomis.

Sebagai senyawa aktif dalam beberapa obat, protein ini digunakan untuk mengobati sakit maag dan usus, serta diare dan hepatitis C.

Ini digunakan untuk melawan infeksi yang berasal dari bakteri dan virus dan, sebagai tambahan, digunakan sebagai stimulan sistem kekebalan untuk pencegahan beberapa patologi seperti kanker.

Sumber laktoferin dalam tubuh manusia

Ekspresi protein ini dapat dideteksi awalnya pada tahap dua dan empat sel perkembangan embrio dan kemudian pada tahap blastokista, hingga saat implantasi.

Kemudian dibuktikan dalam pembentukan neutrofil dan sel epitel sistem pencernaan dan reproduksi.

Sintesis protein ini dilakukan di myeloid dan epitel sekretori. Pada manusia dewasa, tingkat tertinggi ekspresi laktoferin terdeteksi dalam ASI dan kolostrum.

Hal ini juga dapat ditemukan di banyak sekresi lendir seperti rahim, mani, dan cairan vagina, air liur, empedu, jus pankreas, sekresi usus kecil, sekresi hidung, dan air mata. Tingkat protein ini telah ditemukan berubah selama kehamilan dan selama siklus menstruasi pada wanita.

Pada tahun 2000, produksi laktoferin di ginjal ditentukan , di mana ia diekspresikan dan disekresikan melalui tubulus pengumpul dan dapat diserap kembali di bagian distal yang sama.

Sebagian besar laktoferin plasma pada manusia dewasa berasal dari neutrofil, yang disimpan dalam granula sekunder dan tersier spesifik (walaupun dalam konsentrasi yang lebih rendah).

Referensi

  1. Adlerova, L., Bartoskova, A., & Faldyna, M. (2008). Laktoferin: ulasan. Veterinarni Medicina, 53 (9), 457-468.
  2. Berlutti, F., Pantanella, F., Natalizi, T., Frioni, A., Paesano, R., Polimeni, A., & Valenti, P. (2011). Sifat antivirus laktoferin — molekul kekebalan alami. Molekul, 16 (8), 6992-7018.
  3. Brock, J. (1995). Laktoferin: protein imunoregulator multifungsi? Imunologi hari ini, 16 (9), 417-419.
  4. Brock, JH (2002). Fisiologi laktoferin. Biokimia dan Biologi Sel, 80 (1), 1-6.
  5. González-Chávez, SA, Arevalo-Gallegos, S., & Rascón-Cruz, Q. (2009). Laktoferin: struktur, fungsi dan aplikasi. Jurnal internasional agen antimikroba, 33 (4), 301-e1.
  6. Levay, PF, & Viljoen, M. (1995). Laktoferin: tinjauan umum. Hematologika, 80 (3), 252-267.
  7. Naot, D., Gray, A., Reid, IR, & Cornish, J. (2005). Laktoferin – faktor pertumbuhan tulang baru. Kedokteran & Penelitian Klinis, 3 (2), 93-101.
  8. Sanchez, L., Calvo, M., & Brock, JH (1992). Peran biologis laktoferin. Arsip penyakit pada masa kanak-kanak, 67 (5), 657.