Las lectinas son proteínas que se unen a los Carbohidratos y son altamente específicas para los grupos de azúcar de otras moléculas. Las lectinas desempeñan un papel en el reconocimiento a nivel celular y molecular y desempeñan numerosos papeles en los fenómenos de reconocimiento biológico que involucran células, carbohidratos y proteínas.
Las lectinas también median la unión y unión de bacterias y virus a sus objetivos previstos.
Las lectinas son de naturaleza ubicua y se encuentran en muchos alimentos. Algunos alimentos como los frijoles y los granos deben cocinarse o fermentarse para reducir el contenido de lectina. Algunas lectinas son beneficiosas, como CLECA, que promueve el crecimiento óseo, mientras que otras pueden ser toxinas potentes como la ricina.
Las lectinas pueden ser desactivadas por mono y oligosacáridos específicos, que se unen a lectinas ingeridas de granos, legumbres, plantas de sombra y lácteos; la unión puede evitar 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 posible uso en cultivos genéticamente modificados para transferir la resistencia a las plagas.
Etimología
En 1954 William C. Boyd solo y luego junto con Elizabeth Shapleigh introdujeron el término ‘lectina’ en 1954 de la palabra latina lego- ‘elegido’ (del verbo legere ‘elegir’ o ‘elegir’).
Funciones biológicas
Las lectinas se encuentran ubicuamente en la naturaleza. Pueden unirse a un Carbohidrato soluble o a un resto de carbohidrato que es parte de una glucoproteína o glucolípido. Típicamente aglutinan ciertas células animales y / o precipitan glicoconjugados. La mayoría de las lectinas no poseen actividad enzimática.
Animales
Las lectinas tienen estas funciones en animales:
- La regulación de la adhesión celular.
- La regulación de la síntesis de glucoproteínas
- La regulación de los niveles de proteínas en la sangre.
- La unión de glucoproteínas extracelulares e intercelulares solubles
Como receptor en la superficie de las células hepáticas de mamíferos para el reconocimiento de residuos de galactosa, lo que resulta en la eliminación de ciertas glucoproteínas del sistema circulatorio
Como un receptor que reconoce las enzimas hidrolíticas que contienen manosa–fosfato y se dirige a estas proteínas para administrarlas a los lisosomas; La enfermedad de células I es un tipo de defecto en este sistema en particular.
Se sabe que las lectinas desempeñan papeles importantes en el Sistema inmune innato. Las lectinas, como la lectina de unión a manosa, ayudan a mediar la defensa de primera línea contra los microorganismos invasores. Otras lectinas inmunes juegan un papel en la discriminación de uno mismo y probablemente modulan procesos inflamatorios y autorreactivos.
Las intelectinas (lectinas de tipo X) se unen a los glicanos microbianos y también pueden funcionar en el sistema inmune innato. Las lectinas pueden estar involucradas en el reconocimiento de patrones y la eliminación de patógenos en la inmunidad innata de los vertebrados, incluidos los peces.
Plantas
La función de las lectinas en las plantas ( lectina de leguminosas ) aún es incierta. Una vez que se pensó que era necesario para la unión de rizobios, esta función propuesta se descartó a través de estudios transgénicos de desactivación de lectina.
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 supervivencia de las semillas. La unión de las glicoproteínas en la superficie de las células parásitas también se cree que es una función.
Se ha encontrado que varias lectinas de plantas reconocen ligandos no carbohidratos que son principalmente de naturaleza hidrofóbica, incluyendo adenina, auxinas, citoquinina y ácido acético indol, así como porfirinas solubles en agua. Estas interacciones pueden ser fisiológicamente relevantes, ya que algunas de estas moléculas funcionan como fitohormonas.
Bacterias y virus
Algunas glucoproteínas virales de la hepatitis C pueden unirse a lectinas de tipo C en la superficie de la célula huésped (células hepáticas) para iniciar la infección. Para evitar la eliminación del cuerpo por el sistema inmune innato, los patógenos (p. Ej., Partículas virales y bacterias que infectan las células humanas) a menudo expresan lectinas superficiales conocidas como adhesinas y hemaglutininas que se unen a los glicanos específicos de los tejidos en las glicoproteínas de la superficie celular del huésped y glicolípidos.
Uso
En medicina e investigación médica
Las lectinas purificadas son importantes en un entorno clínico porque se usan para la tipificación de la sangre. Algunos de los glucolípidos y glucoproteínas en los glóbulos rojos de un individuo pueden identificarse mediante lectinas.
Una lectina de Dolichos biflorus se usa para identificar células que pertenecen al grupo sanguíneo A1.
Se usa una lectina de Ulex europaeus para identificar el antígeno del grupo sanguíneo H.
Se usa una lectina de Vicia graminea para identificar el antígeno del grupo sanguíneo N.
Se utiliza una lectina de Iberis amara para identificar el antígeno del grupo sanguíneo M.
Se usa una lectina de la leche de coco para identificar el antígeno Theros.
Se usa una lectina de Carex para identificar el antígeno R.
En neurociencia, el método de etiquetado anterógrado se usa para trazar el camino de los axones eferentes con PHA-L, una lectina del frijol.
Una lectina ( BanLec ) de plátanos inhibe el VIH- in vitro. Las aclectlectinas, aisladas de Tachypleus tridentatus, muestran actividad de aglutinación específica contra los eritrocitos humanos de tipo A. Las aglutininas anti-B tales como anti-BCJ y anti-BLD separadas de Charybdis japonica y Lymantria dispar, respectivamente, son valiosas tanto en el grupo sanguíneo de rutina como en la investigación.
Al estudiar el reconocimiento de carbohidratos por proteínas
Las lectinas de plantas de leguminosas, como PHA o concanavalina A, se han utilizado ampliamente como sistemas modelo para comprender la base molecular de cómo las proteínas reconocen los carbohidratos, porque son relativamente fáciles de obtener y tienen una amplia variedad de especificidades de azúcar.
Las muchas estructuras cristalinas de las lectinas de leguminosas han llevado a una visión detallada de las interacciones atómicas entre los carbohidratos y las proteínas.
Como herramienta bioquímica
La concanavalina A y otras lectinas disponibles en el mercado se han utilizado ampliamente en la cromatografía de afinidad para purificar las glucoproteínas.
En general, las proteínas se pueden caracterizar con respecto a las glucoformas y la estructura de los carbohidratos mediante cromatografía de afinidad, transferencia, electroforesis de afinidad e inmunoelectroforesis de afinidad con lectinas, así como en microarrays, como en microarrays de lectinas asistidas por fluorescencia de campo evanescente.
En 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 aceite de ricino y comprende dos dominios de proteínas. Abrin de la arveja jequirity es similar:
Un dominio es una lectina que une los residuos de galactosilo de la superficie celular y permite que la proteína entre en las células.
El segundo dominio es una N- glucosidasa que escinde las nucleobases del ARN ribosómico, lo que resulta en la inhibición de la síntesis de proteínas y la muerte celular.
Dieta libre de lectina
Las lectinas son de naturaleza ubicua y muchos alimentos contienen proteínas. Debido a que algunas lectinas pueden ser dañinas si se cocinan mal o se consumen en grandes cantidades, se han propuesto dietas «sin lectinas», la mayoría basadas en la escritura de Steven Gundry. Una dieta típica libre de lectina excluye una variedad de alimentos, incluida la mayoría de los granos, legumbres y legumbres, así como huevos, mariscos y muchas frutas y verduras básicas.
Las lectinas son más potentes cuando están crudas: hervir, guisar o remojar en agua durante varias horas puede hacer que la mayoría de las lectinas estén inactivas. 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 Calcio, Hierro, fósforo y zinc. La unión de las lectinas a las células en el tracto digestivo puede interrumpir la descomposición y la absorción de algunos Nutrientes, y a medida que 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 el Tipo 1 la diabetes.
Sin embargo, la investigación que respalda las afirmaciones de los efectos a largo plazo en la salud humana es limitada y la mayoría de los estudios existentes se han centrado en los países en desarrollo donde la desnutrición puede ser un factor, o las opciones dietéticas son limitadas.
Toxicidad
Las lectinas son uno de los muchos componentes tóxicos de muchas plantas crudas, que se inactivan mediante el procesamiento y la preparación adecuados (p. Ej., 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 de unión al azúcar que exhiben actividades reversibles de unión a carbohidratos. Las lectinas son similares a los anticuerpos en su capacidad de aglutinar glóbulos rojos.
Se ha demostrado que muchas semillas de leguminosas 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 de las plantas, también conocidas como fitohemaglutininas, se destacaban por su especificidad particularmente alta para los glicoconjugados extraños (por ejemplo, los de hongos, invertebrados y animales) y se usan en biomedicina para la sangre.
Pruebas celulares y en bioquímica para fraccionamiento.
Aunque se descubrieron por primera vez hace más de 100 años en plantas, ahora se sabe que las lectinas están presentes en toda la naturaleza. Se cree que la primera descripción de una lectina fue dada por Peter Hermann Stillmark en su tesis doctoral presentada en 1888 a la Universidad de Dorpat. Todavía marca ricina aislada, una hemaglutinina extremadamente tóxica, de semillas de la planta de ricino ( Ricinus communis ).
La primera lectina que se purificó 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.