Trịnh Thị Thu Thủy1, Trương Quốc Phong2
1 Khoa CNSH, Học viện Nông nghiệp Việt Nam; 2 Viện CNSH và CNTP, Đại học Bách Khoa Hà Nội
Lactoferrin (LF) là một protein liên kết với sắt không chứa nhân hem, một thành phần trong họ protein trasferrin với chức năng chung là vận chuyển sắt sắt trong máu (Gonzalez-Chavez, Arevalo-Gallegos et al. 2009). LF được tạo ra bởi các tế bào biểu mô màng nhầy của nhiều loài động vật có vú khác nhau như người, bò, dê, ngựa, chó và nhiều loài gặm nhấm khác. LF được tìm thấy trong các dịch tiết như nước mắt, nước bọt, dịch âm đạo, semen, nước mũi, dịch phổi, dịch mật, dịch dạ dày, dịch ruột, nước tiếu (Thomassen, Veen et al. 2005, Embleton, Berrington et al. 2013, Garcia-Montoya, Gonzalez-Chavez et al. 2013) và đặc biệt là có mặt với hàm lượng cao trong sữa non của động vật có vú. LF là một thành phần protein chiếm hàm lượng cao thứ 2 trong sữa sau casein (Nakamura, Watanabe et al. 2001). Hàm lượng LF cũng có sự thay đổi lớn, với nồng độ cao nhất là 7 g/l sữa non của người, 1 g/l đối với sữa người trong giai đoạn tiết sữa và 0,4 mg/l trong huyết thanh của người bình thường và tăng lên 5000 lần khi có sự nhiễm khuẩn(Rodriguez et al., 2005).
Về cấu trúc, lactoferrin gồm 703 axit amin với kích thước khoảng 80 kDa và có độ tương đồng cao ở các loài khác nhau. Cấu trúc bậc 1 của LF gồm một chuỗi polypeptide đơn giản. Chuỗi polypeptide này được cuộn gấp thành hai thùy đối xứng (thùy N và C) với độ tương đồng cao (33 – 41%). Hai thùy này được kết nối với nhau bởi một vùng bản lề có chứa các phần của một chuỗi xoắn α giữa axit amin 333 và 343 trong LF của người, vùng này tạo ra sự linh động của phân tử LF. Chuỗi polypeptide bao gồm các axit amin từ 1 – 332 đối với thùy N và 344 – 703 đối với thùy C và tạo cấu trúc xoắn α và gấp nếp β ; hai cấu trúc bậc 2 này tạo ra hai vùng trong mỗi thùy (vùng I và II). Mỗi vùng có thể bám một nguyên tử kim loại cùng với ion carbonate (CO32-). Các ion kim loại bám vào LF có thể là các ion Fe2+ hoặc Fe3+, nhưng LF cũng có thể liên kết với các ion Cu2+, Zn2+ và Mn2+. Do khả năng liên kết thuận nghịch với Fe3+ nên LF có thể tồn tại ở 2 dạng là tự do (không chứa Fe3+, apo-LF) hoặc kết hợp với Fe3+(holo-LF) và chúng có cấu hình không gian ba chiều khác nhau. Apo-LF có một cấu hình mở, trong khi đó holo-LF là một phân tử đóng với khả năng đề kháng tốt hơn với sự phân giải bởi protease. Các axit amin trực tiếp liên quan đến vị trí bám sắt trong mỗi thùy là Asp60, Tyr92 và His253 ; trong khi Arg121 liên kết với CO32- (Hình 1). LF là một protein kiềm tích điện dương, có điểm đẳng điện khoảng 8,0 – 8,5. Các gốc Asn trong thùy đầu N và C của LF cung cấp nhiều vị trí có khả năng đường hóa (Anderson et al., 1987, Shanbacher et al., 1992, Khan et al., 2001, van der Strate et al., 2001, Oztas et al., 2005, Drago 2006, Adlerova et al., 2008, Gonzalez-Chavez et al., 2009, García-Montoya et al., 2012).
Hình 1. Cấu trúc không gian 3 chiều của lactoferrin (Garcia-Montoya, Cendon et al. 2012)
Lactoferrin là một protein có nhiều chức năng sinh học và được xem là một thành phần quan trọng trong hàng rào bảo vệ đầu tiên của vật chủ vì nó có khả năng đáp ứng với một loạt các thay đổi sinh lý và môi trường. Ngoài chức năng giữ cân bằng sắt trong cơ thể tượng tự với các transferring khác, LF còn có hoạt tính kháng vi sinh mạnh đối với một phổ rộng của các loài vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, virus và ký sinh trùng (Wakabayashi, Oda et al. 2014); hoạt tính kháng viêm và kháng ung thư (Nakamura, Watanabe et al. 2001); và nhiều chức năng enzyme (Kanyshkova, Buneva et al. 2000).
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Embleton, N. D., J. E. Berrington, W. McGuire, C. J. Stewart and S. P. Cummings (2013). "Lactoferrin: Antimicrobial activity and therapeutic potential." Semin Fetal Neonatal Med.
Garcia-Montoya, I., S. A. Gonzalez-Chavez, J. Salazar-Martinez, S. Arevalo-Gallegos, S. Sinagawa-Garcia and Q. Rascon-Cruz (2013). "Expression and characterization of recombinant bovine lactoferrin in E. coli." Biometals 26(1): 113-122.
Garcia-Montoya, I. A., T. S. Cendon, S. Arevalo-Gallegos and Q. Rascon-Cruz (2012). "Lactoferrin a multiple bioactive protein: an overview." Biochim Biophys Acta 1820(3): 226-236.
Gonzalez-Chavez, S. A., S. Arevalo-Gallegos and Q. Rascon-Cruz (2009). "Lactoferrin: structure, function and applications." Int J Antimicrob Agents 33(4): 301 e301-308.
Kanyshkova, T. G., V. N. Buneva and G. A. Nevinsky (2000). "Lactoferrin and its biological functions." Biochemistry (Moscow) 66: 5 - 13. .
Nakamura, I., A. Watanabe, H. Tsunemitsu, N. Y. Lee, H. Kumura, K. I. Shimazaki and Y. Yagi (2001). "Production of recombinant bovine lactoferrin N-lobe in insect cells and its antimicrobial activity." Protein Expr Purif 21(3): 424-431.
Thomassen, E. A. J., H. A. v. Veen, P. H. C. v. Berkel, J. H. Nuijens and J. P. Abrahams (2005). "The protein structure of recombinant human lactoferrin produced in the milk of transgenic cows closely matches the structure of human milk-derived lactoferrin." Transgenic Research 14(4): 397-405.
Wakabayashi, H., H. Oda, K. Yamauchi and F. Abe (2014). "Lactoferrin for prevention of common viral infections." J Infect Chemother 20(11): 666-671.