Lektiner er proteiner som binder seg spesifikt til karbohydrater med «sukker-kode» og med varierende styrkegrad (affinitet). Lektiner med karbohydratbindende domener finnes i alle organismer, prokaryoter og eukaryoter. Lektiner deltar når celler gjenkjenner hverandre, i sammenhekting av celler, adhesjon, signaloverføring og proteintrafikk innen en celle (intracellulært) til kompartmenter (organeller) og mellom celler (intercellulært). Noen lektiner hos planter kan virker som antibeitestoff.
Selektiner er lektiner i plasmamembranen som deltar i gjenkjenning av celler. Selektiner deltar i flere typer betennelsesprosesser i kroppen som leddgikt (reumatoid artritt), psoriasis, MS og astma. Selektiner deltar blant annet ved forflytning av leukocytter (hvite blodceller) til et infeksjonssted eller skadet sted i kroppen. Selektiner plassert i endotel i blodkapillarer binder seg til overflateglykoproteiner på leukocyttene. I samvirke med reseptorproteiner kalt integriner går leukocyttene ut av åreveggen i en ekstravasering til skadestedet.
I hepatocyttene er det lektiner som fungerer som reseptorer kalt asialoglykoproteiner som binder seg til galaktose.Galaktosemolekylet har en hydrofil sid (-OH, CH2OH, samt O), og en hydrofob side. Peptidhormonene luteiniserende hormon (LH) og tyrotropin som sirkulerer i blodet inneholder N-koblete oligosakkarider med N-acetylgalaktosaminsulfat som kan feste seg til lektiner i hepatocytter i lever som deltar i nedbrytning av hormonene. Flere plasmaproteiner er bundet til oligosakkarider med N-acetylneuraminsyre (sialinsyre) i enden som beskytter mot nedbrytning i lever e.g. kobberproteinet ceruloplasmin. Binding av ceruloplasmn til lektinreseptorer resulterer i endocytose og nedbrytning av ceruloplasmin.
Sialoglykoproteiner er glykoproteiner som inneholder sialinsyre (gr. salvia – spytt), oppdaget av den svenske biokjemikeren Fritiof Gunnar Blix (1894-1891). Sialinsyrer er α-ketosukkere med ni karbonatomer. Den vanligste er N-acetylneuraminsyre i cellevev hos dyr, men finnes også hos noen bakterier. Mennesker inneholder mange typer sialoglykoproteiner. Sialinsyre kan også inngå i glykolipider og gangliosider.
Erytrocytter (røde blodceller) har overflateglykoproteiner med oligosakkarider som kan fungere som signal om nedbrytning av gamle celler.
Hemagglutinin (HA) er lektiner på overflaten til influensavirus brukt til å feste viruset til overflaten av vertsceller. Enzymene neuraminidaser (sialidase) er enzymer som fjerner N-acetylneuraminsyre (sialinsyre) fra overflaten til celler. Neuraminidase deltar i prosessen med å frakte virus ut av cellene etter en virusinfeksjon hvor viruset er oppformert og skal ut av cellene. Flere antivirale legemidler er basert på sukkeranaloger som hemmer sialidase og gir konkurranse om binding til vertscellenes oligosakkarider.
Magesårbakterien Helicobacter pylori har lektiner på overflaten som fester seg til overflateepitelet på innsiden av magesekken.
Lektiner i planter
Det finnes også lektiner som er giftige for dyr og mennesker for eksempel ricin fra kastorbønner (
Ricinus communis) og
abrin fra precatoriusbønne/paternosterbønne (
Abrus precatorius) som hemmer proteinsyntese ved å hemme binding av aminoactyl-
tRNA til ribosomer
Lektiner deltar i binding i nitrogenfikserende bakterier til røtter på planter i erteblomstfamilien (symbiont). Mange lektiner fra planter er giftige for pattedyr, og fler av dem kan blokker proteinsyntese.
Concanavalin A er et lektin isolert fra frøene til Jackbønner (Canavalia ensiformis). Lektiner som agglutinerer røde blodceller kalles fytohemagglutinin. Agglutininer er funnet i bønner (Phaseolus vulgaris), linser (Lens culinaris) og i hvetekim. Gelonin er et protein i frøene til Gelonium multiflorum i vortemelkfamilien (Euphorbiaceae), et ribosominaktiverende protein (RIP) som hemmer proteinsyntesen, på lignende måte som de giftige frøproteinene ricin og abrin.
Såpeurt (Saponaria officinalis) i (Caryophyllaceae) inneholder RIP-proteinet saporin med N-glykosidase-aktivitet.
De giftige proteinene momordin og beta-momorcharin fra slekten Momordica i grasskarfamilien (Cucurbitaceae) hemmer proteinsyntese hos eukaryoter ved å inaktivere ribosomer.
Misteltein inneholder misteltein lektin A. Rød gallebær (Bryonia dioica) i gresskarfamilien (Cucurbitaceae) inneholder bryodin.
Bildet viser frø som inneholder lektiner. Kastorbønner (
Ricinus communis) inneholder det giftige proteinet ricin.
Prekatoriusert/paternosterert (
Abrus precatorius) med advarselfargene svart og rød (
mimikry) inneholder det giftige proteinet abrin. Hvitfargete jackbønner (
Canavalia ensiformis) inneholder i tillegg til lektinet concanavalin-A,
ikkeproteinaminosyren concanavalin, en analog til arginin, men frøene til jackbønner inneholder også mye av enzymet
urease. Generelt kan man forvente at store frø med mye attraktiv opplagsnæring inneholder giftstoffer. De frøene vi bruker til mat er via
domestisering selektert på lavt innhold av giftige bitterstoffer.
Kastorbønne (
Ricinus communis) er en vanlig plante brukt til å produsere ricinusolje (castorolje) presset ut fra frøene. Ricinusolje har høyt innhold (85-96%) av
fettsyren ricinoleinsyre i fettet (triglycerider). Ricinoleinsyre er en umettet omega-9 hydroksyfettsyre (12-hydroksy-9-
cis-oktadekenoin). I tillegg til medisinsk bruk er kastorolje brukt som smøreolje.
Kastorbønne (Ricinus communis).
Frø fra kastorbønne (Ricinus communis).
Rødgallebær (Bryonia dioica, Bryonia cretica ssp. dioica) er en klatreplante i gresskarfamilien, og som inneholder det giftige lektinet glykoprotein bryodin i røttene. Bryodin inaktiverer ribosomene i proteinsyntesen. Vokser vilt i middelhavsområdet. Svartgallebær (Bryonia alba).
Lektiner på virus
Flere typer
virus innholder lektiner som de bruker til å feste seg spesifikt til ogligosakkarider på overflaten til vertsceller. Influensavirus har på overflaten et hemagglutininprotein (HA) som fester seg til oligosakkarider på celleoverflatene. Influensavirus som har blitt mangfoldiggjort inne i en celle under infeksjonen kommer ut av cellene ved knoppskyting av cellemembranen hvor viruset kapsler seg inn i en bit av cellemembranen. Influesaviruset (H
xN
y) inneholder enzymet neuraminidase som spalter av sialinsyre (N-acetylneuramininsyre) fra enden av oligosakkarider på vertscellen som gjør at de nye viruspartiklene slipper fri. Antivirusmiddelet Tamiflu (oseltamivir) som ble solgt under svineinfluensaen inneholder en analog til et sukker og hemmer enzymet neuraminidase(sialidase), riktignok med tynn vitenskapelig evidens.
Rotavirus kan binde seg til sialinsyre på overflaten til epitelceller i tarmen, og flere andre typer virus bruker sialinsyre som bindingspunkt. Noen virus bruker heparansulfat proteoglykan som bindingssete.
Lektiner på bakterier
Lektiner på overflaten til
bakterier kan være lokalisert på store proteinkomplekser på trådformete
pili eller hårformete fimbri (
fimbriae). Disse kan feste seg til glykoprotieiner og glykolipider på celleoverflater til eukaryote celler. Det er flere forskjellige adhesiner (lektiner) i en bakterie med forskjellig spesifisitet og bindingsstyrke til små kjeder med sukkermolekyler.
Bakterien Helicobacter pylori som bidrar til magesår binder seg til oligsakkarider på epitelceller på innsiden av magesekken. Koleratoksin utskilt fra kolerabkaterien Vibrio cholera et bygget opp av to strukturdeler A og B, hvor B er et domene som kjenner igjen og binder seg til spesifikke glykoproteiner (glykaner). Shigatoksin som gir dysenteri og lages fra bakterien Shigella dysenteriae binder seg til glakatose i 1-4, binding på glykoproteiner og glykolipider. Bt-toksin laget av bakterien Bacillus thuringiensis binder seg til glykolipider (ceramidkoblet mannose koblet til galaktose og glukose) i tarmen hos insekter og lager porer i membranen som gir ionelekkasje. Det er laget fler genmodifiserte landbruksplanter som inneholder Bt-toksin.
Protozooer med lektiner
Noen parasitter har beskyttende overflateproteiner som inneholder uvanlige oligosakkarider. Dette gjelder trypanosomer (Trypanosoma sp.) som gir sovesyke eller Chagas syksom, malariaparasitten Plasmodium falciparum og Entamoeba histolytica som gir amøbedysenteri.
Merozoitter til malariaparasitten Plasmodium falciparum binder seg til sialinsyre på overflaten røde blodlegemer, spesielt til proteinet glykoforin. Amøben Entamboeaba histolytica som gir amøbedysenteri bruker lektiner (glakatose-galaktose-N-ectyl-neuramininsyre-glykan) for å binde seg til bakterier som den bruker som føde, og til epitelceller i tarmen.
Lektiner hos mennesker
Mange glykoproteiner er bundet til oligosakkarider som har en ende med sialinsyre, som gir beskyttelse mot å bli omsatt i lever. for eksempel ceruloplasmin i blodplasma. Pepetidhormonene luteiniserende hormon og tyrotropin er N-festet til oligosakkarider som kjennes igjen av hepatocytter i lever, og gir et merke om at de skal nedbrytes. En gruppe lektiner kalt selektiner er bundet til plasmamembran til celler og deltar i feste til andre celler.
Litteratur
Wikipedia
