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Lectina

Hemaglutinina lateral

Las lectinas son proteínas que se unen a los carbohidratos y que son altamente específicas para los grupos de azúcar que forman parte de otras moléculas, por lo que provocan la aglutinación de células particulares o la precipitación de glicoconjugados y polisacáridos . Las lectinas tienen un papel en el reconocimiento a nivel celular y molecular y desempeñan numerosas funciones en los fenómenos de reconocimiento biológico que involucran células, carbohidratos y proteínas. [1] [2] Las lectinas también median la adhesión y unión de bacterias , virus y hongos a sus objetivos previstos.

Las lectinas se encuentran en muchos alimentos. Algunos alimentos, como las legumbres y los cereales, necesitan cocinarse, fermentarse o germinarse para reducir el contenido de lectinas. Algunas lectinas son beneficiosas, como la CLEC11A , que promueve el crecimiento óseo, mientras que otras pueden ser toxinas potentes , como la ricina . [3]

Las lectinas pueden ser inactivadas por mono y oligosacáridos específicos , que se unen a las lectinas ingeridas de granos, legumbres, plantas solanáceas y productos lácteos; la unión puede evitar que se adhieran 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 han investigado para su posible uso en cultivos modificados genéticamente para transferir resistencia a las plagas.

Etimología

William C. Boyd solo y luego junto con Elizabeth Shapleigh [5] introdujeron el término "lectina" en 1954 a partir de la palabra latina lectus , "escogido" (del verbo legere , elegir o escoger). [6]

Funciones biológicas

Las lectinas pueden unirse a un carbohidrato soluble o a una fracción de carbohidrato que forma parte de una glicoproteína o un glicolípido . Por lo general, aglutinan ciertas células animales y/o precipitan glicoconjugados . La mayoría de las lectinas no poseen actividad enzimática .

Un oligosacárido (mostrado en gris) unido al sitio de unión de una lectina vegetal ( isolectina IV de Griffonia simplicifolia en complejo con el determinante del grupo sanguíneo Lewis b ); solo se muestra una parte del oligosacárido (central, en gris) para mayor claridad.

Animales

Las lectinas tienen estas funciones en los animales:

Plantas

La función de las lectinas en las plantas ( lectina de las leguminosas ) aún es incierta. En un principio se pensó que eran necesarias para la unión de los rizobios , pero esta función propuesta fue descartada mediante estudios de transgenes con eliminación de lectinas . [9]

La gran concentración de lectinas en las semillas de las plantas disminuye con el crecimiento, y sugiere un papel en la germinación de la planta y quizás en la supervivencia de la semilla misma. La unión de glicoproteínas en la superficie de las células parásitas también se cree que es una función. Se ha descubierto que varias lectinas vegetales reconocen ligandos no carbohidratos que son principalmente hidrófobos por naturaleza, incluyendo adenina , auxinas , citoquinina y ácido indol acético , así como porfirinas solubles en agua . Estas interacciones pueden ser fisiológicamente relevantes, ya que algunas de estas moléculas funcionan como fitohormonas . [10]

Se cree que las quinasas del receptor de lectina (LecRK) reconocen patrones moleculares asociados a daños (DAMP), que se crean o liberan a partir de ataques de herbívoros. [ cita requerida ] En Arabidopsis , el clado 1 de las LecRK de tipo leguminoso tiene 11 proteínas LecRK. Se ha informado que LecRK-1.8 reconoce moléculas de NAD extracelulares y que LecRK-1.9 reconoce moléculas de ATP extracelulares . [ cita requerida ]

La extracción de proteínas y lectinas se puede realizar mediante procesos similares, también con su análisis y descubrimiento. Por ejemplo, la semilla de algodón contiene compuestos de interés dentro de los estudios de extracción y purificación de proteínas [11].

Bacterias y virus

Algunas glicoproteínas virales de la hepatitis C pueden unirse a lectinas de tipo C en la superficie de la célula huésped (células del hígado) para iniciar la infección. [12] Para evitar su eliminación del cuerpo por el sistema inmunológico innato , los patógenos (por ejemplo, partículas de virus y bacterias que infectan células humanas) a menudo expresan lectinas de superficie conocidas como adhesinas y hemaglutininas que se unen a glicanos específicos de tejido en las glicoproteínas y glicolípidos de la superficie de la célula huésped . [13] Múltiples virus, incluidos la influenza y varios virus de la familia Paramyxoviridae , utilizan este mecanismo para unirse y entrar en las células objetivo. [14]

Usar

En medicina y en investigación médica

Las lectinas purificadas son importantes en el ámbito clínico porque se utilizan para la tipificación sanguínea . [15] Algunos de los glicolípidos y glicoproteínas de los glóbulos rojos de un individuo pueden identificarse mediante lectinas.

Los antígenos no pertenecientes al grupo sanguíneo se pueden identificar mediante lectinas:

En neurociencia, se utiliza el método de etiquetado anterógrado para rastrear la ruta de los axones eferentes con PHA-L , una lectina del frijol . [16]

Una lectina ( BanLec ) de los plátanos inhibe el VIH-1 in vitro . [17] Las aquilectinas, aisladas de Tachypleus tridentatus , muestran una actividad aglutinante específica contra los eritrocitos humanos de tipo A. Las aglutininas anti-B, como anti-BCJ y anti-BLD separadas de Charybdis japonica y Lymantria dispar , respectivamente, son valiosas tanto en la agrupación sanguínea de rutina como en la investigación. [18]

En el estudio del reconocimiento de carbohidratos por las proteínas

Histoquímica de lectinas en músculos de peces infectados por un mixozoo

Las lectinas de las plantas leguminosas, como la PHA o la 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 numerosas estructuras cristalinas de las lectinas de las leguminosas han permitido comprender en detalle las interacciones atómicas entre los carbohidratos y las proteínas.

Las lectinas de semillas de leguminosas se han estudiado por su potencial insecticida y han mostrado efectos nocivos para el desarrollo de plagas. [19]

Como herramienta bioquímica

La concanavalina A y otras lectinas disponibles comercialmente se han utilizado ampliamente en cromatografía de afinidad para purificar glicoproteínas. [20]

En general, las proteínas se pueden caracterizar con respecto a las glicoformas y la estructura de los carbohidratos por medio de cromatografía de afinidad , transferencia , electroforesis de afinidad e inmunoelectroforesis de afinidad con lectinas, así como en microarreglos , como en el microarreglo de lectinas asistido por fluorescencia de campo evanescente. [21]

En la 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 proteicos . La abrina del guisante jequirity es similar:

Lectina dietética

La leucoaglutinina es una fitohemaglutinina tóxica que se encuentra en la Vicia faba (haba) cruda.

Las lectinas están muy extendidas en la naturaleza y muchos alimentos contienen proteínas. Algunas lectinas pueden ser nocivas si se cocinan mal o se consumen en grandes cantidades. Son más potentes cuando están crudas, ya que hervirlas, guisarlas o remojarlas en agua durante varias horas puede hacer que la mayoría de ellas queden inactivas. Sin embargo, cocinar las legumbres crudas a fuego lento, como en una olla de cocción lenta , no eliminará todas las lectinas. [22]

Algunos estudios han descubierto que las lectinas pueden interferir con la absorción de algunos minerales, como el calcio , el hierro , el fósforo y el zinc . La unión de las lectinas a las células del tracto digestivo puede alterar la descomposición y la absorción de algunos nutrientes y, como 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 la diabetes tipo 1 , pero la investigación que respalda las afirmaciones de efectos a largo plazo en la salud de los seres humanos es limitada y la mayoría de los estudios existentes se han centrado en países en desarrollo donde la desnutrición puede ser un factor o las opciones dietéticas son limitadas por otros motivos. [22]

Dieta sin lectinas

El primer escritor que abogó por una dieta sin lectinas fue Peter J. D'Adamo, un médico naturópata conocido por promover la dieta del tipo de sangre . Sostuvo que las lectinas pueden dañar el tipo de sangre de una persona al interferir con la digestión, el metabolismo de los alimentos, las hormonas y la producción de insulina, por lo que deberían evitarse. [23] D'Adamo no proporcionó evidencia científica ni datos publicados para sus afirmaciones, y su dieta ha sido criticada por hacer declaraciones inexactas sobre la bioquímica. [23] [24]

Steven Gundry propuso una dieta libre de lectinas en su libro The Plant Paradox (2017). Excluye una amplia gama de alimentos comunes, incluidos los cereales integrales , las legumbres y la mayoría de las frutas, así como las verduras solanáceas : tomates, papas, berenjenas, pimientos morrones y chiles. [25] [26] Las afirmaciones de Gundry sobre las lectinas se consideran pseudociencia . Su libro cita estudios que no tienen nada que ver con las lectinas, y algunos que muestran, contrariamente a sus propias recomendaciones, que evitar los cereales integrales trigo , cebada y centeno permitirá el aumento de bacterias dañinas mientras disminuye las bacterias útiles. [27] [28] [29]

Toxicidad

Las lectinas son uno de los muchos componentes tóxicos de muchas plantas crudas que se inactivan con un procesamiento y preparación adecuados (por ejemplo, cocción con calor, fermentación). [30] 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 ). [31]

Hemaglutinación

Las lectinas se consideran una familia importante de antinutrientes proteicos , que son proteínas específicas que se unen al azúcar y exhiben actividades reversibles de unión a carbohidratos. [32] Las lectinas son similares a los anticuerpos en su capacidad para aglutinar glóbulos rojos. [33]

Se ha demostrado que muchas semillas de legumbres contienen una alta actividad de lectinas, denominada hemaglutinación . [34] La soja es el cultivo de legumbres de grano más importante de esta categoría. Sus semillas contienen una alta actividad de lectinas de soja ( aglutininas de soja o SBA).

Historia

Mucho antes de una comprensión más profunda de sus numerosas funciones biológicas, las lectinas vegetales, también conocidas como fitohemaglutininas , se destacaron por su especificidad particularmente alta para los glicoconjugados extraños (por ejemplo, los de hongos y animales) [35] y se usaron en biomedicina para pruebas de células sanguíneas y en bioquímica para fraccionamiento . [ cita requerida ]

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 la realizó Peter Hermann Stillmark en su tesis doctoral presentada en 1888 en la Universidad de Dorpat . Stillmark aisló la ricina, una hemaglutinina extremadamente tóxica, de las semillas de la planta de ricino ( Ricinus communis ).

La primera lectina que se purificó a gran escala y estuvo disponible en el mercado fue la concanavalina A , que ahora es la lectina más utilizada para la caracterización y purificación de moléculas que contienen azúcar y estructuras celulares. [36] Las lectinas de leguminosas son probablemente las lectinas más estudiadas.

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

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