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Concanavalina A

La concanavalina A ( ConA ) es una lectina ( proteína de unión a carbohidratos ) extraída originalmente de la haba canavalia ( Canavalia ensiformis ). Es un miembro de la familia de las lectinas de las leguminosas . Se une específicamente a ciertas estructuras que se encuentran en varios azúcares , glicoproteínas y glicolípidos , principalmente grupos α-D- manosilo y α-D-glucosilo terminales internos y no reductores . [2] [3] Sin embargo, su función fisiológica en las plantas aún se desconoce. La ConA es un mitógeno vegetal y es conocida por su capacidad para estimular subconjuntos de células T de ratón dando lugar a cuatro poblaciones de células T funcionalmente distintas, incluidos los precursores de las células T reguladoras ; [4] un subconjunto de células T supresoras humanas también es sensible a la ConA. [4] La ConA fue la primera lectina disponible en forma comercial y se usa ampliamente en biología y bioquímica para caracterizar las glicoproteínas y otras entidades que contienen azúcar en la superficie de varias células. [5] También se utiliza para purificar macromoléculas glicosiladas en cromatografía de afinidad de lectina , [6] así como para estudiar la regulación inmune por varias células inmunes. [4]

Estructura y propiedades

Como la mayoría de las lectinas, la ConA es un homotetrámero : cada subunidad (26,5 kDa , 235 aminoácidos , muy glicosilada) se une a un átomo metálico (normalmente Mn 2+ y un Ca 2+ ). Tiene simetría D 2 . [1] Su estructura terciaria ha sido dilucidada, [7] al igual que la base molecular de sus interacciones con metales, así como su afinidad por los azúcares manosa y glucosa [8] .

La ConA se une específicamente a los residuos α-D-manosilo y α-D-glucosilo (dos hexosas que difieren solo en el alcohol del carbono 2) en la posición terminal de las estructuras ramificadas de los B-glucanos (ricos en α-manosa, o complejos de glucanos híbridos y bi-antenarios). Tiene 4 sitios de unión, correspondientes a las 4 subunidades. [3] El peso molecular es de 104–112 kDa y el punto isoeléctrico (pI) está en el rango de 4,5–5,5.

La ConA también puede iniciar la división celular (mitogénesis), actuando principalmente sobre los linfocitos T, estimulando su metabolismo energético en cuestión de segundos tras la exposición. [9]

Proceso de maduración

ConA y sus variantes (que se encuentran en plantas estrechamente relacionadas) son las únicas proteínas conocidas que experimentan una disposición de secuencia postraduccional conocida como permutación circular en proteínas , por la cual la mitad N-terminal del precursor de conA se intercambia para convertirse en la mitad C-terminal en la forma madura; todas las demás permutaciones circulares conocidas ocurren a nivel genético. [10] [11] La permutación circular de ConA es realizada por la asparaginil endopeptidasa de la haba canavalia, [12] una enzima versátil capaz de escindir y ligar sustratos peptídicos en un único sitio activo. [13] Para convertir conA a la forma madura, la asparaginil endopeptidasa de la haba canavalia escinde el precursor de conA en el medio y liga los dos extremos originales.

Actividad biológica

La concanavalina A interactúa con diversos receptores que contienen carbohidratos de manosa, en particular la rodopsina, los marcadores de grupos sanguíneos , los receptores de insulina, [14] las inmunoglobulinas y el antígeno carcinoembrionario (CEA). También interactúa con lipoproteínas . [15]

ConA aglutina fuertemente los eritrocitos independientemente del grupo sanguíneo y varias células cancerosas. [16] [17] [18] Se demostró que las células transformadas y las células normales tratadas con tripsina no se aglutinan a 4 °C, lo que sugiere que hay un paso sensible a la temperatura involucrado en la aglutinación mediada por ConA. [19] [20]

Se ha informado de la aglutinación mediada por ConA de otros tipos de células, incluidas las células musculares , [21] linfocitos B (a través de inmunoglobulinas de superficie ), [22] fibroblastos , [23] timocitos de rata , [24] células epiteliales intestinales fetales humanas (pero no adultas) , [25] y adipocitos . [26]

La ConA es un mitógeno de linfocitos . De manera similar a la fitohemaglutinina (PHA), es un mitógeno selectivo de células T en relación con sus efectos sobre las células B. La PHA y la ConA se unen y reticulan componentes del receptor de células T , y su capacidad para activar las células T depende de la expresión del receptor de células T. [27] [28]

ConA interactúa con los residuos de manosa de la superficie de muchos microbios, incluidas las bacterias E. coli [ 29] y Bacillus subtilis [30] y el protista Dictyostelium discoideum [31] .

También se ha demostrado que es un estimulador de varias metaloproteinasas de matriz (MMP). [32]

La ConA ha demostrado ser útil en aplicaciones que requieren la inmovilización en fase sólida de glicoenzimas, especialmente aquellas que han demostrado ser difíciles de inmovilizar mediante el acoplamiento covalente tradicional. Utilizando matrices acopladas a ConA, dichas enzimas pueden inmovilizarse en grandes cantidades sin una pérdida concurrente de actividad o estabilidad. Dichos acoplamientos no covalentes de ConA a glicoenzima pueden revertirse con relativa facilidad mediante la competencia con azúcares o a pH ácido. Si es necesario para ciertas aplicaciones, estos acoplamientos pueden convertirse en enlaces covalentes mediante manipulación química. [33]

Un informe de Taiwán (2009) demostró un potente efecto terapéutico de la ConA contra el hepatoma experimental (cáncer de hígado); en el estudio de Lei y Chang, [34] se descubrió que la ConA era secuestrada más por las células tumorales hepáticas, en preferencia a los hepatocitos normales circundantes. La internalización de la ConA ocurre preferentemente en las mitocondrias después de unirse a las glicoproteínas de la membrana celular, lo que desencadena una muerte celular autofágica. Se descubrió que la ConA inhibe parcialmente el crecimiento de nódulos tumorales independientemente de su activación linfocítica; la erradicación del tumor en el modelo murino de hepatoma in situ en este estudio se atribuyó adicionalmente a la acción mitogénica/linfoproliferativa de la ConA que puede haber activado una respuesta inmunitaria mediada por células T CD8+, así como por células NK y T NK en el hígado. [34]

La inyección intravítrea de ConA se puede utilizar en el modelado de la vitreorretinopatía proliferativa en ratas. [35] [36]

Referencias

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