Jak porozumět lektinům ve srovnání s protilátkami

 

Lektiny i protilátky jsou proteiny s vysokou vazebnou schopností, které mají rozsáhlé využití pro různé účely. Od svého objevu na konci 19. století se tyto molekuly staly předmětem rozsáhlého studia, byly detailně klasifikovány a využívají se k pokroku ve výzkumu, zdravotnictví a přírodních vědách. V následujícím článku poukážeme na nejvýznamnější podobnosti i rozdíly mezi lektiny a protilátkami a uvedeme typy analytických zkoumání, k nimž je lze využít.

 

Lektiny jsou molekuly, které se dokážou vázat na sacharidy zvané rovněž glykany. Každý lektin vykazuje vazebnou afinitu ke specifické sacharidové struktuře. Například lektin Maackia amurensis I (z mákie amurské) (MAL I) vykazuje sacharidovou specificitu na N-acetyllaktosamin (Galβ4GlcNAc). Díky své rozmanitosti umožňují lektiny komplexní analýzu širokého spektra sacharidů.

 

Protilátky vznikají při imunitní odpovědi a mají přímou afinitu ke specifickému antigenu. Antigen je molekula, která dokáže vyvolat imunitní odpověď a váže se na protilátku. Antigenem může být protein, malý peptid nebo dokonce jiná protilátka.

 

Lektiny se nacházejí v různých organismech včetně řas, hub, bakterií, živočichů i rostlin. Jejich původem jsou dány jejich vazebné charakteristiky a tudíž i jejich funkce. Například bakteriální lektiny se vážou na povrchové glykany na konci sacharidových řetězců či uvnitř oligosacharidových řetězců. Pro bakterie mají tyto lektiny zásadní význam při rozpoznávání glykanových sekvencí na hostitelských buňkách jak pro patogenní, tak pro symbiotické účely.

Nejlépe prozkoumané a nejšířeji využívané jsou lektiny pocházející z rostlin, neboť je jich v přírodě velké množství a jejich extrakce je snadná. Podrobnější informace o jednotlivých typech lektinů najdete v článku Co všechno víme o struktuře, klasifikaci a funkcích lektinů (Everything We Know About Lectin Structure, Classification, and Function) na blogu Vector Laboratories.

 

K přirozené produkci protilátek dochází v B-lymfocytech živočišného imunitního systému. Uvolňují se do krevního řečiště a lymfatického systému, a lze je tudíž extrahovat ze séra. Protilátky purifikované ze séra imunizovaných zvířat se nazývají polyklonální a dokáží cílit na více epitopů téhož cílového antigenu.

Alternativní možností je laboratorní produkce monoklonálních protilátek. V rámci tohoto procesu se z imunizovaných zvířat izolují jednotlivé B-lymfocyty, klonují se a kultivují za účelem produkce homogenních protilátek. Tyto monoklonální protilátky cílí nejen na tentýž antigen, ale zároveň také na jediný epitop, tedy vazebné místo, daného antigenu.

Lektiny se vyskytují v řadě rozmanitých tvarů a velkostí, čímž nabízejí množství vazebných míst pro sacharidy. Strukturálně je lze klasifikovat podle počtu vazebných míst.

Merolektiny obsahují pouze jednu vazebnou doménu pro sacharidy. Hololektiny obsahují dvě nebo více totožných domén. Superlektiny se vyznačují dvěma odlišnými doménami. A konečně chimerolektiny mají vazebnou doménu jak pro enzymy, tak pro sacharidy.

Vedle domén se lektiny běžně klasifikují podle monosacharidů, k nimž mají nejvyšší vazebnou afinitu: manóza, galaktóza nebo N-acetylgalaktosamin, N-acetylglukosamin, kyselina N-acetylneuraminová nebo fukóza.

 

Běžná protilátka je protein ve tvaru Y, která se skládá ze dvou těžkých a dvou lehkých řetězců. Fab fragment zahrnuje oba lehké řetězce a část těžkých řetězců. To je oblast, která se váže na antigen a je proto vysoce variabilní. Fc oblast je koncová a zahrnuje pouze části těžkého řetězce. Tato oblast je velmi konstantní a umožňuje interakci protilátek s povrchovými receptory buňky.

Podle typu těžkého řetězce se protilátky dělí do pěti tříd: IgG, IgM, IgA, IgE a IgD. Každá třída má jedinečnou strukturu, od níž se odvíjejí specifické biologické vlastnosti, pozice vazebných míst a antigenicita.

 

Lektiny se používají v glykobiologických studiích k profilování, charakterizaci a zachycení komplexních glykanů v biologických systémech. Lze je také použít jako biomarkery různých onemocnění a stavů, protože míra jejich exprese se může měnit v závislosti na fyziologických změnách. Protilátky se využívají v rámci různých metod biologického výzkumu k identifikaci a charakterizaci konkrétního antigenu.

Protilátky a lektiny lze podobným způsobem uplatnit mimo jiné v imunohistochemii, imunofluorescenci, metodě ELISA, průtokové cytometrii, imunoprecipitaci a afinitní matrici.

Ačkoli se v obou případech jedná o detekční činidla, lektiny a protilátky se liší v typech testů, ke kterým je lze použít. Je tomu tak proto, že lektiny se váží na glykany, zatímco protilátky se vyznačují afinitou k antigenům. Mnoho onemocnění například způsobuje změnu glykosylace buněk a glykoproteinů přítomných na buněčné membráně.

Pro zkoumání glykosylace normálních, nemocných a léčených buněk je proto vhodnější použít namísto protilátky lektinový test, který reaguje specificky na glykany. Kromě toho lze při zkoumání dosud nepoznaných projevů nových onemocnění nebo účinků léčby provádět lektinové screeningy, aby se zjistilo, jak onemocnění či léčba mění glykanový profil.

 

Protilátky jsou oproti tomu výhodnější při studiu konkrétního proteinu, zejména pokud není přesně známa jeho glykosylace. Protilátky je namísto lektinů nutné použít také při provádění testů s dvojí detekcí, kde mají oba cíle stejnou expresi glykanů. Lektiny by v takovém případě měly s rozlišením obou cílů problém, zatímco protilátky se mohou specificky zaměřit na každý z cílů jednotlivě.

V některých experimentech lze dokonce využít výhod protilátek a lektinů současně. Například lektin Lycopersicon Esculentum (rajče jedlé) (LEL) je účinným markerem cév u hlodavců. Ki67 je proteinový marker, který indikuje proliferaci buněk a lze jej přímo identifikovat pomocí protilátky anti-Ki67. Představme si studii, která hodnotí růst nových cév po infarktu. Protilátka označí Ki67, aby zvýraznila proliferující buňky, zatímco LEL označí všechny stávající a nové cévy.

 

Doufáme, že vám tento příspěvek pomohl zjistit, který detekční protein je pro váš pracovní postup tou správnou volbou. Další tipy a triky, jak posunout svůj výzkum kupředu, najdete na blogu Vector Laboratories.

 

 

(Převzato od společnosti Vector Laboratories, redakčně upraveno.)