Лактоферрин
Лактоферрин | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Ортологи | ||||||
Вид | Человек | Мышь | ||||
Entrez |
|
| ||||
Ensembl |
|
| ||||
UniProt |
|
| ||||
RefSeq (мРНК) |
|
| ||||
RefSeq (белок) |
|
| ||||
Локус (UCSC) | н/д | н/д | ||||
Поиск по PubMed | н/д | н/д |

Смотреть (человек) |
Лактоферрин — полифункциональный
Лактоферрин является одним из компонентов иммунной системы организма, принимает участие в системе неспецифического гуморального иммунитета, регулирует функции иммунокомпетентных клеток и является белком острой фазы воспаления.
Белок взаимодействует с
Строение и физико-химические свойства
Строение молекулы лактоферрина
Лактоферрин принадлежит к семейству белков-трансферринов, осуществляющих перенос железа в клетки и контролирующих уровень свободного железа в крови и во внешних секретах. Лактоферрин представлен в молоке человека и других млекопитающих.[1]
Было показано, что помимо молока лактоферрин содержится в
.Концентрация лактоферрина в молоке изменяется от 7 мг/мл в молозиве до 1 мг/мл в зрелом молоке.
Согласно данным
Каждая доля состоит из двух доменов N1, N2 и C1, C2 и содержит один железосвязывающий сайт и один сайт
Лактоферрин относят к щелочным белкам, его изоэлектрическая точка составляет 8.7. Белок существует в двух формах – железонасыщенной (холо-ЛФ) и железоненасыщенной (апо-ЛФ), их третичные структуры различны: для апо-ЛФ характерна “открытая” конформация N-доли и “закрытая” конформация С-доли, а для холо-ЛФ характерна закрытая конформация обеих долей[6].
Каждая молекула белка может обратимо связывать два иона трехвалентного железа или ионы цинка, меди и других металлов[7].
Центры связывания локализованы в каждой из двух белковых глобул, составляющих молекулу лактоферрина. В каждой доле атом железа скоординирован с шестью лигандами, четыре из которых предоставлены цепью полипептида (два остатка
Лактоферрин образует с железом комплекс красноватого цвета, его сродство к железу в 300 раз выше, чем сродство трансферрина[8].
Кроме того, показано, что в слабокислой среде сродство белка к железу повышается, что облегчает переход металла с трансферрина на лактоферрин при воспалении, когда рН тканей снижается за счет молочной и других кислот[9].
Степень насыщения железом лактоферрина женского молока составляет по оценкам разных авторов от 10 до 30 %. Показано, что белок участвует не только в транспорте ионов железа, цинка и меди, но и в регуляции их всасывания[10].
Наличие непрочно связанных ионов цинка и меди не влияет на железосвязывающую функцию лактоферрина, и фактически даже усиливает её.
Полимерные формы
Как в плазме крови, так и в секреторных жидкостях лактоферрин может существовать в виде различных
Кроме того, рядом авторов было обнаружено, что доминирующей формой лактоферрина в физиологических условиях является тетрамер; соотношение мономер : тетрамер при концентрации белка 10−5 М составляет 1 : 4.[11][12][13]
Существует предположение, что олигомерное состояние лактоферрина определяется концентрацией данного белка в среде, кроме того, полимеризация лактоферрина строго зависит от присутствия ионов Ca2+. В присутствии ионов кальция и при концентрации белка менее 10−10-10−11 M наблюдали преобладание мономерной формы белка. При концентрациях лактоферрина более 10−9-10−10 M происходил переход в тетрамерную форму[14][11].
Также было показано, что ряд функциональных свойств лактоферрина определяется олигомерным состоянием молекулы белка. Так, лактоферрин в виде мономера способен к прочному связыванию с ДНК и регуляции процессов
Биологические функции
Лактоферрин относят к системе врожденного иммунитета, существуют данные о том, что лактоферрин опосредованно вовлечен в процессы клеточного иммунитета. Главные биологические функции белка — это связывание и транспорт ионов железа, но кроме этого лактоферрин обладает антибактериальной, антивирусной, антипаразитарной, различными каталитическими активностями, а также противораковым, антиаллергическим, иммуномодулирующим действиями и радиопротективными свойствами[источник не указан 2235 дней].
Антибактериальная активность
Наиболее изученным является механизм антибактериальной активности лактоферрина. Антибактериальные свойства белка обусловлены способностью лактоферрина связывать железо и тем самым лишать бактериальную микрофлору необходимого для её роста и жизнедеятельности микроэлемента[15]. Бактерицидные свойства белка также обусловлены наличием специфических лактоферриновых рецепторов на клеточной поверхности микроорганизмов. Показано, что лактоферрин связывает липополисахариды (ЛПС) бактериальных стенок, а входящая в состав белка окисленная форма железа инициирует их перекисное окисление. Это приводит к изменению мембранной проницаемости и последующему лизису клеток[15].
Все вышеперечисленные механизмы антибактериального действия лактоферрина напрямую зависят от железосвязывающих свойств белка. Вместе с тем в основе антиинфекционной активности лактоферрина могут лежать и другие механизмы, не зависящие от способности белка связывать ионы железа, например стимулирующее действие лактоферрина на фагоцитоз и влияние на активность комплемента[16].
Однако наиболее изученным механизмом антибактериального действия белка, не зависящим от его железосвязывающей способности, является специфическое взаимодействие лактоферрина с наружной бактериальной мембраной, которое приводит к гибели клеток бактерий[17].
Было показано, что белок разрушает бактериальную мембрану и даже проникает внутрь клетки. За специфическое связывание с бактериальной стенкой ответственен лактоферрицин —
Антивирусная активность
Показано, что лактоферрин обладает антивирусной активностью против широкого спектра
.Лактоферрин связывает различные антигены вирусной природы преимущественно в условиях in vitro. На данный момент показано действие белка против
Наиболее изученным механизмом антивирусной активности лактоферрина является предотвращение попадания вирусных частиц в клетки-мишени. Многие вирусы имеют тенденцию связывать гепаринсульфат-гликозоаминогликаны и
Лактоферрин связывает гепарансульфат-гликозоаминогликаны и липопротеины на поверхности клеток, препятствуя тем самым связыванию с ними вирусных частиц и дальнейшему проникновению вируса в клетку. Интересно, что лактоферрицин, который обеспечивает основные антимикробные свойства лактоферрина, практически не проявляет антивирусной активности, кроме того, апо-ЛФ в большинстве случаев показывает гораздо большее антивирусное действие, чем металлонасыщенный лактоферрин.[20]
Помимо взаимодействия с клеточными рецепторами, лактоферрин напрямую связывает вирусные частицы и препятствует их проникновению в клетки. Это подтверждается наличием антивирусного действия белка против ротавирусов,
Антигрибковая активность
Показано, что лактоферрин и лактоферрицин ингибируют in vitro рост Trichophyton mentagrophytes, который вызывает ряд кожных заболеваний, например,
Оральное введение лактоферрина через питьевую воду мышам с ослабленным иммунитетом и симптомами стоматита приводило к значительному уменьшению числа Candida albicans в ротовой полости и размеров повреждения языка.[35] Показано, что оральное введение лактоферрина уменьшает количество патогенных организмов в тканях, близких к желудочно-кишечному тракту у нескольких моделей инфицированных животных. Более того, ВИЧ-инфицированные больные с Candida albicans, устойчивые к антигрибковым препаратам, полностью избавлялись от грибковой инфекции после введения смеси, содержащей лактоферрин, лизоцим и интроаконазол.[36]
В отличие от антивирусного и антибактериального действия лактоферрина, очень мало известно о противогрибковом механизме действия белка. Показано, что антигрибковая активность лактоферрина обеспечивается разрушением
Поскольку лактоферрин позволяет минимизировать концентрации лекарств, при которых происходит эффективное лечение грибковых инфекций, возможно его использование совместно с противогрибковыми препаратами в терапии заболеваний, вызываемых штаммами с лекарственной устойчивостью. Синергическое действие лактоферрина с
Взаимодействие с нуклеиновыми кислотами
Взаимодействие белков c ДНК является объектом многочисленных исследований, направленных на рассмотрение механизмов, контролирующих
Способность лактоферрина связывать ДНК активно используют для выделения и очистки белка с помощью
Ферментативные активности лактоферрина
Лактоферрин гидролизует
Сравнительный анализ данных
Способность лактоферрина гидролизовать РНК открывает ещё один аспект функций белка в организме, так как показано, что РНКазы молока путём разрушения РНК-генома ингибируют обратную транскрипцию
Также было показано, что изоформы лактоферрина обладают
Была показана нуклеотид-гидролизующая активность препаратов лактоферрина.
Показано, что не разделенные на изоформы препараты лактоферрина разных доноров гидролизовали только 4,6-этилиден(G7)-п-нитрофенил-(G1)-a,D-мальтогептаозид, но не другие
Гены лактоферрина
Изучено 60 последовательностей генов лактоферрина 11 видов млекопитающих.[49]
У большинства видов,
У человека ген лактоферрина LTF располагается на третьей хромосоме, в локусе 3q21-q23.
У
Изучение
Рецептор лактоферрина
Рецептор лактоферрина играет важную роль в процессе
См. также
Примечания
- ↑ Johansson, B. Isolation of an iron-containing red protein from human milk. (1960) Acta Chem. Scand., 14, 510 – 512.
- ↑ Birgens, H. Lactoferrin in plasma measured by an ELISA technique: evidence that plasma lactoferrin is an indicator of neutrophil turnover and bone marrow activity in acute leukaemia (1985) Scand. J. Haematol., 34(4), 326-331.
- ↑ Baker, H. M., Anderson, B. F., Kidd, R. D., Shewry, S. C., and Baker, E. N. Lactoferrin three-dimensional structure: a framework for interpreting function. In Lactoferrin: Structure, Function and Application (Shimazaki, K., ed.).(2000) pp. 3 – 15, Elsevier Science, Amsterdam.
- ↑ Baker, E. N., Baker, H. M. Molecular structure, binding properties and dynamics of lactoferrin (2005) Cell. Mol. Life Sci., 62, 2531 – 2539.
- ↑ Hakansson, A., Zhivotovsky, B., Orrenius, S., Sabharwal, H., Svanborg, C. Apoptosis induced by a human milk protein (1995) Proc. Natl. Acad. Sci. U S A, 92(17), 8064-8068.
- ↑ Jameson, G.B., Anderson, B.F., Norris, G.E., Thomas, D.H., Baker, E.N. Structure of human apolactoferrin at 2.0 A resolution. Refinement and analysis of ligand-induced conformational change (1998) Acta Crystallogr. D. Biol. Crystallogr., 54, 1319-1335.
- ↑ Levay, P.F., Viljoen, M. Lactoferrin: a general review. (1995) Haematologica., 80(3), 252-267.
- ↑ Mazurier J., SpikG. Comparative study of the iron-binding properties of human transferring. Complete and sequential iron saturation and desaturation of the lactotransferrin. (1980) Biochim. Biophys. Acta, 629, 399-408.
- ↑ 1 2 Sousa, M., Brock, J.H., Iron in immunity. Cancer and Inflammation (1989) John Wiley & Sons.
- ↑ Shongwe, M.S., Smith, C.A., Ainscough, E.C., Baker, H.A., Brodie, A.M., Baker, E.N. Anion binding by human lactoferrin: results from crystallographic and physicochemical studies. (1992) Biochem. J., 31, 4451-4458.
- ↑ 1 2 3 4 Bennett, R.M., Davis, J. Lactoferrin interacts with deoxyribonucleic acid: a preferential reactivity with double-stranded DNA and dissociation of DNA-anti-DNA complexes. (1982) J.Lab. Clin. Med., 99, 127-138.
- ↑ Bagby, G.C.Jr., Bennett, R.M. Feedback regulation of granulopoiesis: polymerization of lactoferrin abrogates its ability to inhibit CSA production (1982) Blood, 60(1), 108-112.
- ↑ Mantel, C., Miyazawa, K., Broxmeyer, H.E. Physical characteristics and polymerization during iron saturation of lactoferrin, a myelopoietic regulatory molecule with suppressor activity (1994) Adv. Exp. Med. Biol., 357, 121-132.
- ↑ 1 2 Furmanski, P., Li, Z.P., Fortuna, M.B., Swamy, C.V., Das, M.R. Multiple molecular forms of human lactoferrin. Identification of a class of lactoferrins that possess ribonuclease activity and lack iron-binding capacity (1989) J. Exp. Med., 170, 415-429.
- ↑ 1 2 Farnaud, S., Evans, R.W. Lactoferrin--a multifunctional protein with antimicrobial properties. (2003) Mol. Immunol. 40(7), 395-405.
- ↑ Xanthou, M. Immune protection of human milk (1998) Biol. Neonate, 74, 121-133.
- ↑ Odell, E.W., Sarra, R., Foxworthy, M., Chapple, D.S., Evans, R.W. Antibacterial activity of peptides homologous to a loop region in human lactoferrin. (1996) FEBS Lett., 382, 175-178.
- ↑ Kuwata, H., Yip, T.T., Yip, C.L., Tomita, M., Hutchens, T.W. Bactericidal domain of lactoferrin: detection, quantitation, and characterization of lactoferricin in serum by SELDI affinity mass spectrometry. (1998) Biochem. Biophys. Res. Commun., 245, 764-773.
- ↑ 1 2 3 4 5 Sojar, H.T., Hamada, N., Genco, R.J. Structures involved in the interaction of Porphyromonas gingivalis fimbriae and human lactoferrin. (1998) FEBS Lett., 422, 205-208.
- ↑ 1 2 van der Strate, B.W., Beljaars, L., Molema, G., Harmsen, M.C., Meijer, D.K. Antiviral activities of lactoferrin. (2001) Antiviral. Res., 52(3), 225-239.
- ↑ Fujihara, T., Hayashi, K. Lactoferrin inhibits herpes simplex virus type-1 (HSV-1) infection to mouse cornea. (1995) Arch.Virol., 140, 1469-1472.
- ↑ 1 2 Giansanti, F., Rossi, P., Massucci, M.T., Botti, D., Antonini, G., Valenti, P., Seganti, L. Antiviral activity of ovotransferrin discloses an evolutionary strategy for the defensive activities of lactoferrin. (2002) Biochem. Cell Biol., 80(1), 125-130.
- ↑ Harmsen, M. C., Swart, P. J., De Bethune, M. P., Pawels, R., De Clercq, E. Antiviral effects of plasma and milk proteins: lactoferrin shows potent activity against both human immunodeficiency virus and human cytomegalovirus replication in vitro. (1995) J. Infect. Dis., 172, 280-288.
- ↑ 1 2 Puddu, P., Borghi, P., Gessani, S., Valenti, P., Belardelli, F., Seganti, L. Antiviral effect of bovine lactoferrin saturated with metal ions on early steps of human immunodeficiency virus type 1 infection. (1998) Int. J. Biochem. Cell Biol., 30(9), 1055-1062.
- ↑ H. S. Azzam1, C. Goertz2, M. Fritts2 and W. B. Jonas Natural products and chronic hepatitis C virus (2007) Liver Int. Feb;27(1):17-25. Review. (2007) Erratum in: Liver Int. Apr;27(3):421.
- ↑ 1 2 3 Nozaki, A., Ikeda, M., Naganuma, A., Nakamura, T., Inudoh, M., Tanaka, K., Kato, N. Identification of a lactoferrin-derived peptide possessing binding activity to hepatitis C virus E2 envelope protein. (2003) J. Biol. Chem., 278(12), 10162-10173.
- ↑ Arnold, D., Di Biase, A.M., Marchetti, M., Pietrantoni, A., Valenti, P., Seganti, L., Superti, F. Antiadenovirus activity of milk proteins: lactoferrin prevents viral infection. (2002) Antiviral Res., 53(2), 153-158.
- ↑ Renji Reghunathan, Manikandan Jayapal, Li-Yang Hsu, Hiok-Hee Chng, Dessmon Tai, Bernard P Leung and Alirio J Melendez. Expression profile of immune response genes in patients with Severe Acute Respiratory Syndrome // BMC Immunol. — 2005. — № 6. — С. 2.
- ↑ Wakabayashi, H., Uchida, K., Yamauchi, K., Teraguchi, S., Hayasawa, H., Yamaguchi, H. Lactoferrin given in food facilitates dermatophytosis cure in guinea pig models. (2000) J. Antimicrob. Chemother., 46(4), 595-602.
- ↑ 1 2 3 Lupetti, A., Paulusma-Annema, A., Welling, M.M., Dogterom-Ballering, H., Brouwer, C.P., Senesi, S., Van Dissel, J.T., Nibbering, P.H. Synergistic activity of the N-terminal peptide of human lactoferrin and fluconazole against Candida species. (2003) Antimicrob. Agents Chemother., 47(1), 262-267.
- ↑ 1 2 Viejo-Diaz, M., Andres, M.T., Fierro, J.F. Modulation of in vitro fungicidal activity of human lactoferrin against Candida albicans by extracellular cation concentration and target cell metabolic activity. (2004) Antimicrob. Agents Chemother., 48(4), 1242-1248.
- ↑ Van Berkel, P.H., Geerts, M.E., van Veen, H.A., Mericskay, M., de Boier, H., Nuijens, J.H. N-terminal stretch Arg2, Arg3, Arg4 and Arg5 of human lactoferrin is essential for binding to heparin, bacterial lipopolysaccharide, human lysozyme and DNA. (1997) Biochem. J., 328, 145-151.
- ↑ Okamoto, T., Tanida, T., Wei, B., Ueta, E., Yamamoto, T., Osaki, T. Regulation of fungal infection by a combination of amphotericin B and peptide 2, a lactoferrin peptide that activates neutrophils. (2004) Clin. Diagn. Lab. Immunol., 11(6), 1111-1119.
- ↑ Takakura, N., Wakabayashi, H., Ishibashi, H., Teraguchi, S., Tamura, Y., Yamaguchi, H., Abe, S. Oral lactoferrin treatment of experimental oral candidiasis in mice. (2003) Antimicrob. Agents Chemother., 47(8), 2619-2623.
- ↑ Masci, J.R. Complete response of severe, refractory oral candidiasis to mouthwash containing lactoferrin and lysozyme. (2000) AIDS, 14(15), 2403-2404.
- ↑ Kuipers, M.E., de Vries, H.G., Eikelboom, M.C., Meijer, D.K., Swart, P.J. Synergistic fungistatic effects of lactoferrin in combination with antifungal drugs against clinical Candida isolates. (1999) Antimicrob. Agents Chemother., 43(11), 2635-2641.
- ↑ Kanyshkova, T.G., Semenov, D.V., Buneva, V.N., Nevinsky, G.A. Human milk lactoferrin binds two DNA molecules with different affinities. (1999) FEBS Lett., 451, 235-237.
- ↑ Rosenmund, A., Kuyas, C., Haeberli, A. Oxidative radioiodination damage to human lactoferrin. (1986) Biochem. J., 240, 239-245.
- ↑ Devi, A.S., Das, M.R., Pandit, M.W. Lactoferrin contains structural motifs of ribonuclease. (1994) Biochim. Biophys. Acta, 1205(2), 275-281.
- ↑ McCormick, J.J., Larson, L.J., Rich, M.A. RNase inhibition of reverse transcriptase activity in human milk. (1974) Nature, 251, 737-740.
- ↑ Das, M.R., Padhy, L.C., Koshy, R., Sirsat, S.M., Rich, M.A. Human milk samples from different ethnic groups contain RNase that inhibits, and plasma membrane that stimulates, reverse transcription. (1976) Nature, 262, 802-805.
- ↑ 1 2 3 4 5 Бабина, С. Е. Лактоферрин как полифункциональная гидролаза молока человека (2006) Диссертация на соискание уч. ст. канд. хим. наук, Новосибирск.
- ↑ Канышкова, Т. Г. Нуклеазные активности антител и лактоферрина молока человека (1999) Диссертация на соискание уч. ст. канд. хим. наук, Новосибирск.
- ↑ Lohman, T.M. Kinetics of protein-nucleic acid interactions: use of salt effects to probe mechanisms of interaction. (1986) CRC Crit. Rev. Biochem., 19(3), 191-245.
- ↑ Yuan, R. Structure and mechanism of multifunctional restriction endonucleases. (1981) Annu. Rev. Biochem., 50, 285-319.
- ↑ Svensson, B. Protein engineering in the alpha-amylase family: catalytic mechanism, substrate specificity and stability. (1994) Plant. Mol. Biol., 25, 141-157
- ↑ Savel'ev, A.N., Kanyshkova, T.G., Kulminskaya, A.A., Buneva, V.N., Eneyskaya, E.V., Filatov, M.V., Nevinsky, G.A., Neustroev, K.N. Amylolytic activity of IgG and sIgA immunoglobulins from human milk. (2001) Clin. Chim. Acta., 314(1-2), 141-152.
- ↑ 1 2 Jing-Fen Kang, Xiang-Long Li Contact Information, Rong-Yan Zhou, Lan-Hui Li, Fu-Jun Feng and Xiu-Li Guo. Bioinformatics Analysis of Lactoferrin Gene for Several Species // Biochemical Genetics. — 2008. — Т. 46, № 5-6. — С. 312-322.
- ↑ Seyfert HM, Tuckoricz A, Interthal H, Koczan D, Hobom G. Structure of the bovine lactoferrin-encoding gene and its promoter // Gene. — 1994. — Т. 143, № 2. — С. 265-9.
- ↑ O'Halloran F, Bahar B, Buckley F, O'Sullivan O, Sweeney T, Giblin L. Characterisation of single nucleotide polymorphisms identified in the bovine lactoferrin gene sequences across a range of dairy cow breeds // Biochimie. — 2009. — Т. 91, № 1. — С. 68-75.
- ↑ Liao Y, Lopez V, Shafizadeh TB, Halsted CH, Lönnerdal B. Cloning of a pig homologue of the human lactoferrin receptor: expression and localization during intestinal maturation in piglets // Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. — 2007. — Т. 148, № 3. — С. 584-90.
Эта статья входит в число хороших статей русскоязычного раздела Википедии. |