Кіріспе

Көмірсуларды байланыстыратын ақуыздар. Лектиндер – басқа молекулалардың құрамына кіретін қант топтарына жоғары селективті байланысатын көмірсуларды байланыстыратын ақуыздар, осылайша белгілі бір жасушалардың агглютинациясына немесе гликоконъюгаттар мен полисахаридтердің шөгуіне себеп болады. Лектиндер жасушалық және молекулалық деңгейде тану процесінде қатысады және жасушалар, көмірсулар және ақуыздармен байланысты биологиялық тану құбылыстарында көптеген рөлдер атқарады. Лектиндер бактериялардың, вирустардың және саңырауқұлақтардың арналған нысандарына байланысуы мен бекінуіне көмектеседі. Лектиндер көптеген тағамдарда кездеседі. Кейбір тағамдар, мысалы, бұршақ және дәнді дақылдар, лектин мөлшерін азайту үшін пісіру, ферменттеу немесе өсіру қажет. Кейбір лектиндер пайдалы, мысалы, CLEC11A, сүйек өсуін күшейтеді, ал басқалары, мысалы, рицин сияқты, күшті улар болуы мүмкін. Лектиндерді нақты моно- және олигосахаридтер деактивациялай алады, олар дәнді дақылдардан, бақша өсімдіктерінен, түнгі көлеңкелі өсімдіктерден және сүт өнімдерінен сіңген лектиндерге байланысады; байланыс жасуша мембранасындағы көмірсуларға қосылуын болдырмауы мүмкін. Лектиндердің таңдаулылығы оларды қан тобын талдау үшін пайдалы етеді және зиянкестерге төзімділікті беру үшін генетикалық түрлендірілген дақылдарда қолдану мүмкіндігі зерттелді.

Биологиялық функциялары

Лектиндер ерітінді көмірсуға немесе гликопротеиннің немесе гликолипидтің құрамына кіретін көмірсу тобына байланысуы мүмкін. Олар көбінесе белгілі бір жануарлар жасушаларын біріктіріп, немесе гликоконъюгаттарды шөктіреді. Көптеген лектиндер ферменттік активтілікке ие емес.

Өсімдіктер

Өсімдіктердегі лектиндердің (бұршақ лектині) функциясы әлі анықталған жоқ. Бұрын ризобактериялармен байланысу үшін қажет деп есептелген бұл функция, лектин нокауты жасалған трансгендік зерттеулер арқылы жоққа шығарылды. Өсімдік тұқымдарындағы лектиндердің жоғары концентрациясы өсу кезінде төмендейді, бұл өсімдіктің өніп-өсуіне және, мүмкін, тұқымның өміршеңдігіне қатысты рөл атқаратынын көрсетеді. Паразиттік жасушалардың бетіндегі гликопротеиндердің байланысуы да бір функция деп саналады. Бірнеше өсімдік лектиндері көбінесе гидрофобты болып келетін, көмірсутек емес лигандтарды таниды, олардың ішінде аденин, ауксиндер, цитокининдер және индол уксус қышқылы, сондай-ақ суда еритін порфириндер бар. Бұл өзара әрекеттесулер физиологиялық маңызға ие болуы мүмкін, себебі бұл молекулалардың кейбіреулері фитогормондар ретінде әрекет етеді. Лектин рецепторлы киназалар (LecRK) өсімдік жегіштердің шабуылынан туындаған немесе бөлінетін зақымдалған молекулалық үлгілерді (DAMP) таниды деп саналады. Арабидопсисте, бұршақ түріндегі LecRK кладының 1-і 11 LecRK ақуызын қамтиды. LecRK 1.8 клетка сыртындағы NAD молекулаларын, ал LecRK 1.9 клетка сыртындағы ATP молекулаларын таниды деп хабарланған.

Бактериялар мен вирустар

Кейбір гепатит С вирустық гликопротеиндері инфекцияны бастау үшін қабылдаушы жасушаның (бауыр жасушаларының) бетіндегі С типіндегі лектиндерге байланысуы мүмкін. Организмнен туа пайда болған иммундық жүйе арқылы жойылудан қорғану үшін патогендер (мысалы, вирус бөлшектері және адам жасушаларын жұқтыратын бактериялар) көбінесе қабылдаушы жасуша бетіндегі гликопротеиндер мен гликолипидтердегі тіндікке тән гликанға байланысатын адгезиндер және гемагглютининдер деп аталатын беткі лектиндерді өндіреді. Influenza және Paramyxoviridae тұқымдасына жататын бірнеше вирустар сияқты көптеген вирустар мақсатты жасушаларға байланысу және оларға ену үшін осы механизмді пайдаланады.

Медицинада және медициналық зерттеулерде

Тазартылған лектиндер клиникалық жағдайда маңызды, себебі олар қан тобын анықтау үшін қолданылады. Адамның қызыл қан жасушаларындағы кейбір гликолипидтер мен гликопротеиндерді лектиндер арқылы анықтауға болады. Dolichos biflorus-тан алынған лектин A1 қан тобындағы жасушаларды анықтау үшін қолданылады. Ulex europaeus-тың лектині H қан тобының антигенін анықтау үшін қолданылады. Vicia graminea-дан алынған лектин N қан тобының антигенін анықтау үшін қолданылады. Iberis amara-дан алынған лектин M қан тобының антигенін анықтау үшін қолданылады. Кокос сүтінен алынған лектин Theros антигенін анықтау үшін қолданылады. Carex-тің лектині R антигенін анықтау үшін қолданылады. Нейроғылымда, эфферентті аксондардың жолын анықтау үшін бүйрек бұршағынан алынған лектин PHA L-мен антероградты таңбалау әдісі қолданылады. Банандардан алынған лектин (BanLec) in vitro жағдайында ВИЧ-1 вирусын тежеуге қабілетті. Tachypleus tridentatus-тан оқшауланған ахилектиндер А типіндегі эритроциттерге қарсы нақты агглютинациялық белсенділікті көрсетеді. Charybdis japonica және Lymantria dispar-тен бөлінген anti BCJ және anti BLD сияқты anti B агглютининдері, қан тобын анықтауда да, зерттеулерде де маңызды.

Көмірсуларды ақуыздармен тануды зерттеуде

Бұршақ тұқымдас өсімдіктерден алынған лектиндер, мысалы PHA немесе конканавалин А, ақуыздардың қанттарды қалай танитынының молекулалық негізін түсіну үшін үлгілік жүйе ретінде кеңінен қолданылады, себебі оларды алу салыстырмалы түрде оңай және олардың қантқа қатысты таңдаулылығы жоғары. Бұршақ лектиндерінің көптеген кристалдық құрылымдары қанттар мен ақуыздар арасындағы атомдық өзара әрекеттесулерді толыққанды зерттеуге мүмкіндік берді. Бұршақ тұқымдық лектиндерінің жәндіктерге қарсы әсер ету мүмкіндігі зерттелді және олардың зиянкестердің дамуына зиянды әсер ететіні анықталды.

Биохимиялық құрал ретінде

Конканавалин А және басқа да коммерциялық лектиндер гликопротеиндерді тазарту үшін аффинаттық хроматографияда кеңінен қолданылады. Ақуыздарды гликоформалар мен карбогидрат құрылымы тұрғысынан аффиниттік хроматография, блоттинг, аффиниттік электрофорез және лектиндермен аффиниттік иммуноэлектрофорез, сондай-ақ микроаррейлерде, мысалы, жоғары сезімтал флуоресценциялық лектин микроаррейлерінде сипаттауға болады.

Биохимиялық соғыста

Лектиндердің қуатты биологиялық қасиеттерінің бір мысалы – биохимиялық соғыс құралы рицин. Рицин ақуызы кастор майының тұқымдарынан оқшауланады және екі ақуыз доменінен тұрады. Жекірік бұршағынан алынатын абрин да осыған ұқсас: бір домен – бұл жасуша бетіндегі галактозил қалдықтарына байланысатын және ақуыздың жасушаларға енуіне жағдай жасайтын лектин. Екінші домен – N гликозидаза, ол рибосомалық РНК-дан нуклеотидтерді кесіп тастайды, нәтижесінде белок синтезі тоқтатылып, жасуша қабылдамайды.

Диеталық лектин

Лектиндер табиғатта кең таралған, және көптеген тағамдарда ақуыздар кездеседі. Кейбір лектиндер нашар пісірілсе немесе көп мөлшерде тұтынылса зиянды болуы мүмкін. Олар шикі күйінде ең күшті, себебі қайнату, сөңге салу немесе бірнеше сағат суға малдандыру көптеген лектиндерді бейтараптандырады. Дегенмен, шикі бұршақты төмен температурада, мысалы, баяу пісіруде пісіргенде барлық лектиндер алынып тастаылмайды. Кейбір зерттеулер лектиндердің кальций, темір, фосфор және мырыш сияқты кейбір минералдардың сіңуіне кедергі келтіретінін көрсеткен. Лектиндердің ас қорыту жолының жасушаларына байланысуы кейбір қоректік заттардың ыдырауын және сіңуін бұзуы мүмкін, ал олар ұзақ уақыт бойы жасушаларға байланысса, кейбір теориялар бойынша ревматоидты артрит және 1-ші типті диабет сияқты қабыну жағдайларында рөл атқаруы мүмкін. Бірақ, адамдардағы ұзақ мерзімді денсаулыққа әсерін растайтын зерттеулер шектеулі, ал қазіргі зерттеулердің көпшілігі нашар тамақтану фактор болып табылатын дамып келе жатқан елдерге немесе тамақтану таңдауы шектеулі жағдайларға қатысты. Д'Адамо өзінің мәлімдемелеріне ғылыми дәлелдер келтірмеді және деректер жарияламады, ал оның диетасы биохимия туралы дұрыс емес мәлімдемелер жасағаны үшін сынға ұшырады. Стивен Гандри өзінің "Өсімдік парадоксы" (2017) кітабында лектинсіз диетаны ұсынды. Ол кең таралған тағамдардың көптеген түрлерін, соның ішінде толық зердәлі дақылдарды, бұршақтарды, көптеген жемістерді, сондай-ақ түнгі көкөністерді: помидор, картоп, баклажан, болгар бұрышы және ащы бұрышты қамтиды. Гандридің лектиндер туралы мәлімдемелері жалған ғылым деп есептеледі. Оның кітабында лектиндерге қатысы жоқ зерттеулер келтірілген, ал кейбіреулері оның ұсыныстарына қайшы келіп, бидай, арпа және қарабидай сияқты толық зердәлі дақылдардан бас тарту зиянды бактериялардың өсуіне және пайдалы бактериялардың азаюына әкеледі.

Уыттылық

Лектиндер – көптеген шикі өсімдіктерде кездесетін көптеген уытты заттардың бірі, олар тиісті өңдеу және дайындау (мысалы, қыздыру арқылы пісіру, ашыту) кезінде залалсыздандырылады. Мысалы, шикі жасыл бұршақ табиғи түрде уытты деңгейде лектин (мысалы, фитогемагглютинин) қамтиды. Қолайсыз салдарларға қоректік заттардың жетіспеуі және иммундық (аллергиялық) реакциялар жатады.

Гемоагглютинация

Лектиндер – ақуыз антинутриенттерінің маңызды тобы, олар қанттарды байланыстыратын, қайтымды көмірсулар байланыстыру қабілетіне ие ақуыздар. Лектиндердің қызыл қан жасушаларын агглютинациялау қабілеті антиденелерге ұқсас. Көптеген бұршақ тұқымдас дақылдардың тұқымдарында гемагглютинация деп аталатын жоғары лектин активтілігі бар екені дәлелденген. Соя – осы санаттағы ең маңызды дәнді бұршақ дақылдарының бірі. Оның тұқымдарында соя лектиндерінің (соя агглютинині немесе SBA) жоғары активтілігі кездеседі.

Тарих

Өсімдік лектиндері, сондай-ақ фитогемагглютининдер деп те аталады, олардың көптеген биологиялық функцияларын толық түсінуден бұрын, шетелдік гликоконъюгаттарға (мысалы, саңырауқұлақтар мен жануарлардың) айқын ерекшелігімен көзге түсті және биомедицинада қан жасушаларын тексеруге, ал биохимияда фракциялауға қолданылды. Олар алғаш рет 100 жылдан астам бұрын өсімдіктерде табылды, бірақ қазір лектиндер табиғатта кең таралғаны белгілі. Лектиннің алғашқы сипаттамасын 1888 жылы Дорпат университетінде Питер Герман Стиллмарк докторлық диссертациясында берген деп саналады. Стиллмарк кастор өсімдігінің (Ricinus communis) тұқымдарынан рицинды, өте улы гемагглютининды бөліп алды. Ірі көлемде тазартылып, коммерциялық түрде қол жетімді болған алғашқы лектин – конканавалин А болды, ол қазір қантты молекулалар мен жасушалық құрылымдарды сипаттау және тазарту үшін ең көп қолданылатын лектин болып табылады. Бұршақ тұқымдас өсімдіктердегі лектиндер, әдетте, ең көп зерттелген лектиндер болып есептеледі.