stringtranslate.com

Конканавалин А

Конканавалин А ( ConA ) — это лектин ( углеводсвязывающий белок ), первоначально выделенный из бобов ( Canavalia ensiformis ). Он является членом семейства лектинов бобовых . Он специфически связывается с определенными структурами, обнаруженными в различных сахарах , гликопротеинах и гликолипидах , в основном с внутренними и невосстанавливающими терминальными группами α-D- маннозила и α-D-глюкозила. [2] [3] Однако его физиологическая функция в растениях до сих пор неизвестна. ConA — это растительный митоген , известный своей способностью стимулировать подгруппы Т-клеток мышей, давая начало четырем функционально различным популяциям Т-клеток, включая предшественников регуляторных Т-клеток ; [4] подгруппа супрессорных Т-клеток человека также чувствительна к ConA. [4] ConA был первым лектином, который стал доступен на коммерческой основе, и широко используется в биологии и биохимии для характеристики гликопротеинов и других содержащих сахар структур на поверхности различных клеток. [5] Он также используется для очистки гликозилированных макромолекул в аффинной хроматографии лектина , [6] а также для изучения иммунной регуляции различными иммунными клетками. [4]

Структура и свойства

Как и большинство лектинов, ConA является гомотетрамером : каждая субъединица (26,5 кДа , 235 аминокислот , сильно гликирована) связывает атом металла (обычно Mn2 + и Ca2 + ). Он имеет симметрию D2 . [1] Его третичная структура была выяснена, [7] как и молекулярная основа его взаимодействия с металлами, а также его сродство к сахарам маннозе и глюкозе [8] хорошо известны.

ConA специфически связывает остатки α-D-маннозила и α-D-глюкозила (две гексозы, отличающиеся только спиртом на углероде 2) в терминальном положении разветвленных структур B-гликанов (богатых α-маннозой, или гибридными и биантенными гликановыми комплексами). Он имеет 4 сайта связывания, соответствующих 4 субъединицам. [3] Молекулярная масса составляет 104–112 кДа , а изоэлектрическая точка (pI) находится в диапазоне 4,5–5,5.

ConA также может инициировать деление клеток (митогенез), в первую очередь воздействуя на Т-лимфоциты, стимулируя их энергетический метаболизм в течение нескольких секунд после воздействия. [9]

Процесс созревания

ConA и его варианты (встречающиеся в близкородственных растениях) являются единственными белками, которые, как известно, подвергаются посттрансляционному расположению последовательностей, известному как кольцевая перестановка в белках , при котором N-концевая половина предшественника conA заменяется на C-концевую половину в зрелой форме; все другие известные кольцевые перестановки происходят на генетическом уровне. [10] [11] Кольцевая перестановка ConA осуществляется аспарагинилэндопептидазой фасоли, [12] универсальным ферментом, способным расщеплять и лигировать пептидные субстраты в одном активном центре. [13] Чтобы преобразовать conA в зрелую форму, аспарагинилэндопептидаза фасоли расщепляет предшественник conA в середине и лигирует два исходных конца.

Биологическая активность

Конканавалин А взаимодействует с различными рецепторами, содержащими маннозные углеводы, в частности, родопсин, маркеры группы крови , инсулиновые рецепторы, [14] иммуноглобулины и карциноэмбриональный антиген (CEA). Он также взаимодействует с липопротеинами . [15 ]

ConA сильно агглютинирует эритроциты независимо от группы крови и различные раковые клетки. [16] [17] [18] Было показано, что трансформированные клетки и обработанные трипсином нормальные клетки не агглютинируют при 4 °C, тем самым предполагая, что в агглютинации, опосредованной ConA, участвует чувствительный к температуре этап. [19] [20]

Сообщалось о агглютинации других типов клеток, опосредованной ConA, включая мышечные клетки , [21] В- лимфоциты (через поверхностные иммуноглобулины ), [22] фибробласты , [23] тимоциты крысы , [24] эпителиальные клетки кишечника плода человека (но не взрослого) , [25] и адипоциты . [26]

ConA — это митоген лимфоцитов . Подобно фитогемагглютинину (PHA), это селективный митоген Т-клеток относительно его воздействия на В-клетки. PHA и ConA связывают и перекрестно связывают компоненты рецептора Т-клеток , и их способность активировать Т-клетки зависит от экспрессии рецептора Т-клеток. [27] [28]

ConA взаимодействует с поверхностными остатками маннозы многих микробов, включая бактерии E. coli [ 29] и Bacillus subtilis [30] , а также простейшего Dictyostelium discoideum [31] .

Также было показано, что он является стимулятором нескольких матриксных металлопротеиназ (ММП). [32]

ConA оказался полезным в приложениях, требующих твердофазной иммобилизации гликоферментов, особенно тех, которые оказалось трудно иммобилизовать с помощью традиционной ковалентной связи. Используя матрицы ConA-пары, такие ферменты могут быть иммобилизованы в больших количествах без одновременной потери активности или стабильности. Такие нековалентные связи ConA-гликофермента могут быть относительно легко обращены вспять путем конкуренции с сахарами или при кислом pH. При необходимости для определенных приложений эти связи могут быть преобразованы в ковалентные связи путем химической манипуляции. [33]

Отчет из Тайваня (2009) продемонстрировал мощный терапевтический эффект ConA против экспериментальной гепатомы (рак печени); в исследовании Лея и Чанга [34] было обнаружено, что ConA в большей степени секвестрируется клетками опухоли печени, а не окружающими нормальными гепатоцитами. Интернализация ConA происходит преимущественно в митохондриях после связывания с гликопротеинами клеточной мембраны, что запускает аутофагическую гибель клеток. Было обнаружено, что ConA частично ингибирует рост опухолевых узелков независимо от активации его лимфоцитов; устранение опухоли в мышиной модели гепатомы in situ в этом исследовании было дополнительно приписано митогенному/лимфопролиферативному действию ConA, которое могло активировать опосредованный CD8+ T-клетками, а также опосредованный NK- и NK-T-клетками иммунный ответ в печени. [34]

Интравитреальная инъекция ConA может быть использована при моделировании пролиферативной витреоретинопатии у крыс. [35] [36]

Ссылки

  1. ^ ab PDB : 3CNA ​; Hardman KD, Ainsworth CF (декабрь 1972 г.). «Структура конканавалина А при разрешении 2,4 А». Биохимия . 11 (26): 4910–4919. doi :10.1021/bi00776a006. PMID  4638345.
  2. ^ Goldstein, Irwin J.; Poretz, Ronald D. (2012). «Изоляция, физико-химическая характеристика и специфичность связывания лектинов с углеводами». В Liener, Irvin E.; Sharon, Nathan; Goldstein, Irwin J. (ред.). Свойства, функции и применение лектинов в биологии и медицине . Elsevier. стр. 33–247. ISBN 978-0-323-14444-5.
  3. ^ ab Sumner JB, Gralën N, Eriksson-Quensel IB (апрель 1938 г.). «Молекулярные веса уреазы, канавалина, конканавалина a и конканавалина B». Science . 87 (2261): 395–396. Bibcode :1938Sci....87..395S. doi :10.1126/science.87.2261.395. PMID  17746464.
  4. ^ abc Dwyer JM , Johnson C (ноябрь 1981 г.). «Использование конканавалина А для изучения иммунорегуляции человеческих Т-клеток». Клиническая и экспериментальная иммунология . 46 (2): 237–249. PMC 1536405. PMID 6461456  . 
  5. ^ Schiefer HG, Krauss H, Brunner H, Gerhardt U (декабрь 1975 г.). «Ультраструктурная визуализация поверхностных углеводных структур на мембранах микоплазмы с помощью конканавалина А». Журнал бактериологии . 124 (3): 1598–1600. doi :10.1128/JB.124.3.1598-1600.1975. PMC 236075. PMID  1104592. 
  6. ^ GE Healthcare Life Sciences, Иммобилизованный лектин. Архивировано 03.03.2012 на Wayback Machine [ необходима полная ссылка ]
  7. ^ Min W, Dunn AJ, Jones DH (апрель 1992 г.). «Негликозилированный рекомбинантный проконканавалин А активен без расщепления полипептида». The EMBO Journal . 11 (4): 1303–1307. doi :10.1002/j.1460-2075.1992.tb05174.x. PMC 556578. PMID  1563347 . 
  8. ^ Лорис Р., Хамелрик Т., Букерт Дж., Винс Л. (март 1998 г.). «Структура лектина бобовых». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 1383 (1): 9–36. дои : 10.1016/S0167-4838(97)00182-9. ПМИД  9546043.
  9. ^ Krauss S, Buttgereit F, Brand MD (июнь 1999). «Влияние митогена конканавалина А на пути энергетического метаболизма тимоцитов». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика . 1412 (2): 129–138. doi : 10.1016/S0005-2728(99)00058-4 . PMID  10393256.
  10. ^ Carrington DM, Auffret A, Hanke DE (1985). «Полипептидное лигирование происходит во время посттрансляционной модификации конканавалина А». Nature . 313 (5997): 64–67. Bibcode :1985Natur.313...64C. doi :10.1038/313064a0. PMID  3965973. S2CID  4359482.
  11. ^ Hendrix RW (апрель 1991). «Белковое плотничество». Current Biology . 1 (2): 71–73. doi :10.1016/0960-9822(91)90280-a. PMID  15336168. S2CID  45963307.
  12. ^ Nonis SG, Haywood J, Schmidberger JW, Mackie ER, Soares da Costa TP, Bond CS, Mylne JS (август 2021 г.). «Структурный и биохимический анализ круговой перестановки конканавалина A аспарагинилэндопептидазой бобов». The Plant Cell . 33 (8): 2794–2811. doi :10.1093/plcell/koab130. PMC 8408470. PMID  34235541 . 
  13. ^ Nonis SG, Haywood J, Mylne JS (апрель 2021 г.). «Растительные аспарагинилэндопептидазы и их структурные детерминанты функции». Труды биохимического общества . 49 (2): 965–976. doi :10.1042/BST20200908. PMC 8106488. PMID  33666219 . 
  14. ^ Cuatrecasas P, Tell GP (февраль 1973 г.). «Инсулиноподобная активность конканавалина А и агглютинина зародышей пшеницы — прямое взаимодействие с рецепторами инсулина». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 70 (2): 485–489. Bibcode : 1973PNAS...70..485C. doi : 10.1073 /pnas.70.2.485 . JSTOR  62526. PMC 433288. PMID  4510292. 
  15. ^ Harmony JA, Cordes EH (ноябрь 1975 г.). «Взаимодействие липопротеинов низкой плотности плазмы человека с конканавалином А и рицином». Журнал биологической химии . 250 (22): 8614–8617. doi : 10.1016/S0021-9258(19)40714-X . PMID  171260.[ постоянная мертвая ссылка ]
  16. ^ Betton GR (ноябрь 1976 г.). «Реакции агглютинации спонтанных опухолевых клеток собак, индуцированные конканавалином А, продемонстрированные с помощью изотопного анализа». International Journal of Cancer . 18 (5): 687–696. doi :10.1002/ijc.2910180518. PMID  992901. S2CID  36612952.
  17. ^ Kakizoe T, Komatsu H, Niijima T, Kawachi T, Sugimura T (июнь 1980 г.). «Повышенная агглютинируемость клеток мочевого пузыря под действием конканавалина А после введения канцерогенов». Cancer Research . 40 (6): 2006–2009. PMID  7371036.
  18. ^ Беккер ФФ, Шургина А (октябрь 1975 г.). «Агглютинация конканавалином А клеток первичных гепатоцеллюлярных карцином и печеночных узелков, индуцированная N-2-флуоренилацетамидом». Cancer Research . 35 (10): 2879–2883. PMID  168971.
  19. ^ Инбар М., Бен-Бассат Х., Сакс Л. (ноябрь 1971 г.). «Специфическая метаболическая активность на поверхностной мембране при злокачественной трансформации клеток». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 68 (11): 2748–2751. Bibcode : 1971PNAS...68.2748I. doi : 10.1073 /pnas.68.11.2748 . JSTOR  61219. PMC 389516. PMID  4330939. 
  20. ^ Sela BA, Lis H, Sharon N, Sachs L (декабрь 1971 г.). «Количественное определение участков, подобных N-ацетил-D-галактозамину, на поверхности мембраны нормальных и трансформированных клеток млекопитающих». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биомембраны . 249 (2): 564–568. doi :10.1016/0005-2736(71)90132-5. PMID  4332414.
  21. ^ Gartner TK, Podleski TR (декабрь 1975 г.). «Доказательства того, что связанный с мембраной лектин опосредует слияние миобластов L6». Biochemical and Biophysical Research Communications . 67 (3): 972–978. doi :10.1016/0006-291X(75)90770-6. PMID  1201086.
  22. ^ de Petris S (апрель 1975 г.). «Конканавалины А-рецепторы, иммуноглобулины и тета-антиген поверхности лимфоцитов. Взаимодействие с конканавалином А и цитоплазматическими структурами». Журнал клеточной биологии . 65 (1): 123–146. doi :10.1083/jcb.65.1.123. PMC 2111157. PMID  1092699 . 
  23. ^ Нунан КД, Бургер ММ (октябрь 1973 г.). «Связь связывания конканавалина А с агглютинацией клеток, инициированной лектином». Журнал клеточной биологии . 59 (1): 134–142. doi :10.1083/jcb.59.1.134. PMC 2110924. PMID  4201706 . 
  24. ^ Capo C, Garrouste F, Benoliel AM, Bongrand P, Ryter A, Bell GI (август 1982 г.). «Конканавалин-А-опосредованная агглютинация тимоцитов: модель для количественного изучения клеточной адгезии». Journal of Cell Science . 56 : 21–48. doi :10.1242/jcs.56.1.21. PMID  7166565.
  25. ^ Weiser MM (август 1972 г.). «Агглютинация конканавалином А кишечных клеток человеческого плода». Science . 177 (4048): 525–526. Bibcode :1972Sci...177..525W. doi :10.1126/science.177.4048.525. PMID  5050484. S2CID  23661797.
  26. ^ Cuatrecasas P (март 1973). «Взаимодействие агглютинина зародыша пшеницы и конканавалина А с изолированными жировыми клетками». Биохимия . 12 (7): 1312–1323. doi :10.1021/bi00731a011. PMID  4696755.
  27. ^ Weiss A, Shields R, Newton M, Manger B, Imboden J (апрель 1987 г.). «Взаимодействия лиганда и рецептора, необходимые для приверженности активации гена интерлейкина 2». Журнал иммунологии . 138 (7): 2169–2176. doi : 10.4049/jimmunol.138.7.2169 . PMID  3104454. S2CID  35173412.
  28. ^ Kanellopoulos JM, De Petris S, Leca G, Crumpton MJ (май 1985). «Митогенный лектин Phaseolus vulgaris не распознает антиген T3 человеческих Т-лимфоцитов». European Journal of Immunology . 15 (5): 479–486. doi :10.1002/eji.1830150512. PMID  3873340. S2CID  21414006.
  29. ^ Ofek I, Mirelman D, Sharon N (февраль 1977). «Прилипание Escherichia coli к клеткам слизистой оболочки человека, опосредованное рецепторами маннозы». Nature . 265 (5595): 623–625. Bibcode :1977Natur.265..623O. doi :10.1038/265623a0. PMID  323718. S2CID  4223466.
  30. ^ Doyle RJ, Birdsell DC (февраль 1972 г.). «Взаимодействие конканавалина А с клеточной стенкой Bacillus subtilis». Журнал бактериологии . 109 (2): 652–658. doi :10.1128/JB.109.2.652-658.1972. PMC 285189. PMID  4621684 . 
  31. ^ West CM, McMahon D (июль 1977). «Идентификация рецепторов конканавалина А и белков, связывающих галактозу, в очищенных плазматических мембранах Dictyostelium discoideum». Журнал клеточной биологии . 74 (1): 264–273. doi :10.1083/jcb.74.1.264. PMC 2109878. PMID  559679 . 
  32. ^ Yu M, Sato H, Seiki M, Thompson EW (август 1995 г.). «Комплексная регуляция экспрессии матриксной металлопротеиназы мембранного типа и активация матриксной металлопротеиназы-2 конканавалином A в клетках рака молочной железы человека MDA-MB-231». Cancer Research . 55 (15): 3272–3277. PMID  7614461.
  33. ^ Салимуддин М, Хусейн К (апрель 1991 г.). «Конканавалин А: полезный лиганд для иммобилизации гликофермента — обзор». Enzyme and Microbial Technology . 13 (4): 290–295. doi :10.1016/0141-0229(91)90146-2. PMID  1367163.
  34. ^ ab Lei HY, Chang CP (январь 2009 г.). «Лектин конканавалина А как терапевтическое средство против гепатомы». Журнал биомедицинской науки . 16 (1): 10. doi : 10.1186/1423-0127-16-10 . PMC 2644972. PMID  19272170 . 
  35. ^ Эрдиаков А.К., Тихонович М.В., Ржавина Е.М., Гаврилова С.А. (май 2015 г.). «[Особенности сетчатки при развитии пролиферативной витреоретинопатии у крыс после внутриглазного введения конканавалина а и диспазы]». Российский физиологический журнал имени И. М. Сеченова . 101 (5): 572–585. ПМИД  26263683.
  36. ^ Тихонович МВ, Ердяков АК, Гаврилова СА (август 2018). «Нестероидная противовоспалительная терапия подавляет развитие пролиферативной витреоретинопатии эффективнее стероидной». International Ophthalmology . 38 (4): 1365–1378. doi :10.1007/s10792-017-0594-3. PMID  28639085. S2CID  4017540.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Канавалин .