Las lectinas son proteínas de unión a carbohidratos que son altamente específicas para grupos de azúcares que forman parte de otras moléculas, por lo que causan 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 en la unión y unión de bacterias , virus y hongos a sus objetivos previstos.
Las lectinas se encuentran en muchos alimentos. Algunos alimentos, como los frijoles y los cereales, deben cocinarse, fermentarse o germinarse para reducir el contenido de lectinas. Algunas lectinas son beneficiosas, como CLEC11A , que promueve el crecimiento óseo, mientras que otras pueden ser toxinas poderosas como la ricina . [3]
Las lectinas pueden ser desactivadas por mono y oligosacáridos específicos , que se unen a las lectinas ingeridas de cereales, legumbres, plantas de solanáceas y lácteos; La unión puede impedir 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 uso potencial en cultivos genéticamente modificados para transferir resistencia a las plagas.
Etimología
William C. Boyd solo y luego junto con Elizabeth Shapleigh [5] introdujo el término "lectina" en 1954 a partir de la palabra latina lectus , "elegido" (del verbo legere , elegir o seleccionar). [6]
La regulación de los niveles de proteínas en sangre.
La unión de glicoproteínas extracelulares e intercelulares solubles.
Como receptor en la superficie de las células hepáticas de los mamíferos para el reconocimiento de residuos de galactosa , lo que resulta en la eliminación de ciertas glicoproteínas del sistema circulatorio.
Como receptor que reconoce enzimas hidrolíticas que contienen manosa-6-fosfato y dirige estas proteínas para su entrega a los lisosomas ; La enfermedad de las células I es un tipo de defecto en este sistema en particular.
Se sabe que las lectinas desempeñan funciones importantes en el sistema inmunológico innato . Las lectinas, como la lectina que se une a manosa , ayudan a mediar la defensa de primera línea contra los microorganismos invasores . Otras lectinas inmunes desempeñan un papel en la discriminación entre uno mismo y probablemente modulen los procesos inflamatorios y autorreactivos. [7] Las intelectinas (lectinas tipo X) se unen a los glicanos microbianos y también pueden funcionar en el sistema inmunológico innato. Las lectinas pueden estar implicadas en el reconocimiento de patrones y la eliminación de patógenos en la inmunidad innata de los vertebrados, incluidos los peces. [8]
Plantas
La función de las lectinas en las plantas ( lectina de leguminosas ) aún es incierta. Una vez que se pensó que era necesaria para la unión de los rizobios , esta función propuesta se descartó mediante estudios de transgenes desactivadores 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 las plantas y quizás en la propia supervivencia de las semillas. También se cree que una función es la unión de glicoproteínas a la superficie de las células parásitas. Se ha descubierto que varias lectinas vegetales reconocen ligandos no carbohidratos que son principalmente de naturaleza hidrofóbica , incluidas la adenina , las auxinas , la citoquinina y el ácido indol acético , así como las 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 receptoras de lectina (LecRK) reconocen patrones moleculares asociados a daños (DAMP), que se crean o liberan a partir del ataque de herbívoros. [ cita necesaria ] En Arabidopsis , el Clado 1 de LecRK de tipo leguminosa 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 necesaria ]
La extracción de proteínas y lectinas se puede extraer 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 del virus de la hepatitis C pueden unirse a las lectinas de tipo C en la superficie de la célula huésped (células del hígado) para iniciar la infección. [12] Para evitar la eliminación del cuerpo por parte del sistema inmunológico innato , los patógenos (p. ej., 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 de la superficie de la célula huésped. y glicolípidos . [13] Múltiples virus, incluida la influenza y varios virus de la familia Paramyxoviridae , utilizan este mecanismo para unirse y ingresar a las células objetivo. [14]
Usar
En medicina e investigación médica.
Las lectinas purificadas son importantes en el ámbito clínico porque se utilizan para tipificar la sangre . [15] Algunos de los glicolípidos y glicoproteínas de los glóbulos rojos de un individuo pueden identificarse mediante lectinas.
Se utiliza una lectina de Dolichos biflorus para identificar células que pertenecen al grupo sanguíneo A1.
Se utiliza una lectina de Ulex europaeus para identificar el antígeno del grupo sanguíneo H.
Se utiliza 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.
Los antígenos que no pertenecen a un grupo sanguíneo pueden identificarse mediante lectinas:
Se utiliza una lectina de la leche de coco para identificar el antígeno de Theros .
Se utiliza una lectina de Carex para identificar el antígeno R.
Una lectina ( BanLec ) procedente del plátano inhibe el VIH-1 in vitro . [17] Las aquilectinas, aisladas de Tachypleus tridentatus , muestran actividad aglutinante específica contra los eritrocitos humanos de tipo A. Las aglutininas anti-B, como las anti-BCJ y anti-BLD, separadas de Charybdis japonica y Lymantria dispar , respectivamente, son valiosas tanto en la clasificación sanguínea de rutina como en la investigación. [18]
En el estudio del reconocimiento de carbohidratos por las proteínas.
Las lectinas de plantas leguminosas, como la PHA o la concanavalina A , se han utilizado ampliamente como sistemas modelo para comprender las bases moleculares 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 leguminosas han permitido conocer detalladamente las interacciones atómicas entre los carbohidratos y las proteínas.
Las lectinas de semillas de leguminosas han sido estudiadas por su potencial insecticida y han demostrado 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]
Un ejemplo de los poderosos atributos biológicos de las lectinas es el ricino, un agente de guerra bioquímica. La proteína ricina se aísla de las semillas de la planta de ricino y comprende dos dominios proteicos . Abrin del guisante jequirity es similar:
Un dominio es una lectina que se une a los residuos de galactosilo de la superficie celular y permite que la proteína ingrese a las células.
El segundo dominio es una N- glucosidasa que escinde las nucleobases del ARN ribosómico, lo que da como resultado la inhibición de la síntesis de proteínas y la muerte celular.
Lectina dietética
Las lectinas están muy extendidas en la naturaleza y muchos alimentos contienen proteínas. Algunas lectinas pueden ser dañinas 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 pueden inactivar la mayoría de las lectinas. Sin embargo, cocinar frijoles crudos a fuego lento, como en una olla de cocción lenta , no eliminará todas las lectinas. [22]
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 del tracto digestivo puede alterar la descomposición y 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 diabetes tipo 1 , pero la investigación que respalda las afirmaciones de efectos a largo plazo sobre 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. [22]
Dieta sin lectinas
El primer escritor que defendió una dieta libre de lectinas fue Peter J. D'Adamo, un médico naturópata mejor 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 cereales integrales , legumbres y la mayoría de las frutas, así como las solanáceas : tomates, patatas, 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 un aumento de bacterias dañinas y al mismo tiempo disminuirá las bacterias útiles. [27] [28] [29]
Toxicidad
Las lectinas son uno de los muchos componentes tóxicos de muchas plantas crudas que se inactivan mediante un procesamiento y preparación adecuados (p. ej., 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 de unión a azúcares específicas que 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 lectina, lo que se denomina hemaglutinación . [34] 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 vegetales, también conocidas como fitohemaglutininas , se destacaban por su especificidad particularmente alta para glicoconjugados extraños (por ejemplo, los de hongos y animales) [35] y se utilizaban en biomedicina para pruebas de células sanguíneas. y en bioquímica para fraccionamiento . [ cita necesaria ]
Aunque se descubrieron por primera vez hace más de 100 años en las plantas, ahora se sabe que están presentes en toda la naturaleza. Se cree que la descripción más antigua de una lectina la dio Peter Hermann Stillmark en su tesis doctoral presentada en 1888 en la Universidad de Dorpat . Stillmark aisló ricina, una hemaglutinina extremadamente tóxica, de semillas de ricino ( Ricinus communis ).
La primera lectina purificada 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. [36] Las lectinas de leguminosas son probablemente las lectinas mejor estudiadas.
^ URS Rutishauser; Leo Sachs (1 de mayo de 1975). "Unión de célula a célula inducida por diferentes lectinas". Revista de biología celular . 65 (2): 247–257. doi :10.1083/jcb.65.2.247. PMC 2109424 . PMID 805150.
^ Brudner, Mateo; Karpel, Marshall; Lear, Cali; Chen, Li; Yantosca, L. Michael; Scully, Corinne; Sarraju, Ashish; Sokolovska, Anna; Zariffard, M. Reza; Eisen, Damon P.; et al. (2 de abril de 2013). Schneider, Bradley S. (ed.). "Mejora dependiente de la lectina de la infección por el virus del Ébola a través de receptores de lectina de tipo C solubles y transmembrana". MÁS UNO . 8 (4): e60838. Código Bib : 2013PLoSO...860838B. doi : 10.1371/journal.pone.0060838 . PMC 3614905 . PMID 23573288.
^ Chan, Charles KF; Rescate, Ryan C; Longaker, Michael T (13 de diciembre de 2016). "Las lectinas aportan beneficios a los huesos". eVida . 5 . doi : 10.7554/eLife.22926 . PMC 5154756 . PMID 27960074.
^ "Lista de lectinas" (PDF) . Interchim. 2010 . Consultado el 5 de mayo de 2010 .
^ Boyd, baño; Shapleigh, E. (1954). "Actividad de precipitación específica de aglutininas vegetales (lectinas)". Ciencia . 119 (3091): 419. Bibcode : 1954Sci...119..419B. doi : 10.1126/ciencia.119.3091.419. PMID 17842730.
^ Caminante, R. (2007). "El uso de lectinas en histopatología". Histopatología . 9 (10): 1121-1124. doi :10.1111/j.1365-2559.1985.tb02790.x. PMID 4085980. S2CID 24989148.
^ Maverakis E, Kim K, Shimoda M, Gershwin M, Patel F, Wilken R, Raychaudhuri S, Ruhaak LR, Lebrilla CB (2015). "Glicanos en el sistema inmunológico y la teoría de la autoinmunidad de los glicanos alterados". J Autoinmune . 57 (6): 1–13. doi :10.1016/j.jaut.2014.12.002. PMC 4340844 . PMID 25578468.
^ Oldroyd, Giles ED; Downie, J.Allan (2008). "Coordinación de la morfogénesis de nódulos con infección por rizobios en legumbres". Revisión anual de biología vegetal . 59 : 519–546. doi : 10.1146/annurev.arplant.59.032607.092839. PMID 18444906.
^ Komath SS, Kavitha M, Swamy MJ (marzo de 2006). "Más allá de la unión de carbohidratos: nuevas direcciones en la investigación de lectinas vegetales". Org. Biomol. química . 4 (6): 973–988. doi :10.1039/b515446d. PMID 16525538.
^ LY Yatsu, TJ Jacks, Asociación de actividad lisosomal con granos de aleurona en semillas de plantas, Archives of Biochemistry and Biophysics, Volumen 124, 1968, páginas 466-471, ISSN 0003-9861, https://doi.org/10.1016/0003 -9861(68)90354-8.
^ R. Bartenschlager; S. Sparacio (2007). "Clones moleculares del virus de la hepatitis C y su capacidad de replicación in vivo y en cultivo celular". Investigación de virus . 127 (2): 195–207. doi :10.1016/j.virusres.2007.02.022. PMID 17428568.
^ Soto, GE; Hultgren, SJ (1999). "Adhesinas bacterianas: temas comunes y variaciones en arquitectura y montaje". J Bacteriol . 181 (4): 1059-1071. doi :10.1128/JB.181.4.1059-1071.1999. PMC 93481 . PMID 9973330.
^ Takimoto, Toru; Taylor, Garry L.; Connaris, Helen C.; Crennell, Susan J.; Portner, Allen (2002). "Papel de la proteína hemaglutinina-neuraminidasa en el mecanismo de fusión de la membrana celular del paramixovirus". Revista de Virología . 76 (24): 13028–13033. doi :10.1128/JVI.76.24.13028-13033.2002. ISSN 0022-538X. PMC 136693 . PMID 12438628.
^ Sharon, N.; Lis, H (2004). "Historia de las lectinas: de las hemaglutininas a las moléculas de reconocimiento biológico". Glicobiología . 14 (11): 53R–62R. doi : 10.1093/glicob/cwh122 . PMID 15229195.
^ Carlson, Neil R. (2007). Fisiología del comportamiento . Boston: Pearson Allyn y Bacon. ISBN978-0-205-46724-2.
^ Swanson, médico; Invierno, HC; Goldstein, IJ; Markovitz, DM (2010). "Una lectina aislada del plátano es un potente inhibidor de la replicación del VIH". Revista de Química Biológica . 285 (12): 8646–8655. doi : 10.1074/jbc.M109.034926 . PMC 2838287 . PMID 20080975.
^ Viswambari Devi, R.; Albahaca, señor; Misericordia, PD (2010). "Perspectiva de lectinas en artrópodos". Revista Italiana de Zoología . 77 (3): 254–260. doi : 10.1080/11250003.2010.492794 . S2CID 84825587.
^ Villegas-Coronado, Diana; Guzmán-Partida, Ana María; Aispuro-Hernández, Emmanuel; Vázquez-Moreno, Luz; Huerta-Ocampo, José Ángel; Sarabia-Sainz, José Andre-i; Terán-Saavedra, Nayelli Guadalupe; Minjarez-Osorio, Christian; Castro-Longoria, Reina; Maldonado, Amir; Lagarda-Díaz, Irlanda (2022). "Caracterización y expresión de prohibitina durante el desarrollo larvario del picudo mexicano del frijol (Zabrotes subfasciatus, Boheman, 1833)". Bioquímica y Fisiología Comparada Parte B: Bioquímica y Biología Molecular . 262 : 110770. doi : 10.1016/j.cbpb.2022.110770. PMID 35644320. S2CID 249145357.
^ Glyco Station, Lec Chip, tecnología de perfilado de glicanos Archivado el 23 de febrero de 2010 en Wayback Machine.
^ ab "Lectinas". Escuela de Salud Pública de Harvard. 2019-01-24.
^ ab Goldstein, Myrna Chandler. (2002). Controversias en Alimentación y Nutrición . Prensa de Greenwood. págs. 221–222. ISBN 0-313-31787-9
^ Mira fijamente, Fredrick John; Whelan, Elizabeth M. (1998). Nutrición sin modas . Hunter House Inc. págs. ISBN 0-89793-237-4
^ Rosenbloom, Cara. (2017). "Dejar de 'lectinas' es la última moda en las dietas pseudocientíficas". El Washington Post . Consultado el 25 de agosto de 2021.
^ Amidor, Toby. (2017). "Pregúntele al experto: aclarar conceptos erróneos sobre las lectinas". El dietista de hoy . vol. 19, núm. 10, pág. 10. Consultado en diciembre de 2021.
^ Rosenbloom, Cara (7 de julio de 2017). "Dejar de 'lectinas' es la última moda en las dietas pseudocientíficas". El Correo de Washington . Consultado el 28 de julio de 2017 .
^ Warner, Anthony (27 de julio de 2017). "Sin lectinas es la nueva moda alimentaria que merece ser ensartada". Científico nuevo . Consultado el 28 de julio de 2017 .
^ T. Colin Campbell; Thomas Campbell (23 de agosto de 2017). "'La paradoja de las plantas 'por Steven Gundry MD - Un comentario ". Harper. ISBN9780062427137.
^ Taylor, Steve (2008). "40: Toxicología de los alimentos (lectinas: proteínas aglutinantes de células y específicas del azúcar)". En Metcalfe, Decano; Sansón, Hugh; Simón, Ronald (eds.). Alergia alimentaria: reacciones adversas a los alimentos y aditivos alimentarios (4ª ed.). págs. 498–507.
^ Cordain, Loren; Toohey, L.; Smith, MJ; Hickey, MS (2007). "Modulación de la función inmune por lectinas dietéticas en la artritis reumatoide". Revista británica de nutrición . 83 (3): 207–217. doi : 10.1017/S0007114500000271 . PMID 10884708.
^ Goldstein, Erwin; Hayes, Colleen (1978). Las lectinas: proteínas fijadoras de carbohidratos de plantas y animales . Avances en química y bioquímica de carbohidratos. vol. 35. págs. 127–340. doi :10.1016/S0065-2318(08)60220-6. ISBN978-0-12-007235-4. PMID 356549.
^ Sharon, Natán; Lis, Halina (1972). "Lectinas: proteínas aglutinantes de células y específicas del azúcar". Ciencia . 177 (4053): 949–959. Código Bib : 1972 Ciencia... 177.. 949S. doi : 10.1126/ciencia.177.4053.949. PMID 5055944.
^ Elena, RP; Fillery, ED; Chan, KH; Grove, DA (1980). "Mecanismo similar a la lectina mejorado con sialidasa para la hemaglutinación de Actinomyces viscosus y Actinomyces naeslundii". Infección e inmunidad . 27 (2): 335–343. doi : 10.1128/IAI.27.2.335-343.1980 . PMC 550769 . PMID 6769798.
^ Els. JM Van Damme; Willy J. Peumans; llArpad Pusztai; Susan Bardocz (30 de marzo de 1998). Manual de lectinas vegetales: propiedades y aplicaciones biomédicas. John Wiley e hijos. págs. 7–8. ISBN978-0-471-96445-2. Consultado el 18 de abril de 2013 .
^ Aksakal, R.; Mertens, C.; Soete, M.; Badi, N.; Du Pérez, F. (2021). "Aplicaciones de macromoléculas sintéticas discretas en la ciencia de la vida y los materiales: tendencias recientes y futuras". Ciencia avanzada . 2021 (2004038): 1–22. doi : 10.1002/advs.202004038 . PMC 7967060 . PMID 33747749.
Ni Y, Tizard I (1996). "Interacción lectina-carbohidratos en el sistema inmunológico". Vet Immunol Inmunopathol . 55 (1–3): 205–223. doi :10.1016/S0165-2427(96)05718-2. PMID 9014318.
enlaces externos
Lectinas principales y lectinas conjugadas de diferentes fuentes naturales