Concanavalina A

Concanavalin A tetramer, Canavalia ensiformis.

A Concanavalina A (ConA) é uma lectina (proteína ligadora de carboidratos) extraída originalmente do "jack-bean" (ou feijão-de-porco), Canavalia ensiformis. É membro da família das lectinas leguminosas. Ela se liga especificamente a certas estrutuas encontradas em diversos açúcares, glicoproteínas e glicolipídeos, principalmente grupos α-D-manosil e α-D-glicosil internos e não-redutores.[1][2] ConA é um mitógeno de plantas e é conhecido pela sua habilidade em estimular subgrupos de células T de camundongo, dando origem à 4 grupos distintos funcionalmente de célula T, incluindo precursores de células T supressoras,;[3] um subgrupo de células T supressoras humanas também é sensível à ConA.[3] A ConA foi a primeira lectina a ser disponibilizada comercialmente, sendo amplamente usada em biologia e bioquímica para caracterizar glicoproteínas e outras entidades dotadas de açucares na superfície de diversas células and other .[4] Ela também é usada para purificar macromoléculas glicosiladas na cromatografia de afinidade com lectina,[5] assim como para estudar a regulação imune de diversas células imunes.[3]

Estrutura e propriedades

Como a maioria das lectinas, ConA é um homotetrâmero : cada subunidade (26.5KDa, 235 aminoácidos, altamente glicosilados) liga-se a um átomo metálico (normalmente Mn2+ e Ca2+). Ela possuii simetria D2.[6] Sua estrutura terciária já foi elucidada[7] e as bases moleculares de sua interação com metais assim como sua afinidade pelos açúcares manose e glicose [8] são bem conhecidas.

A ConA liga-se especificamente a resíduos de α-D-manosile α-D-glicosil(duas hexoses que diferem apenas pelo álcool no carbono 2) na posição terminal de estruturas ramificadas de B-glicanos. Ela possui 4 sítios de ligação, correspondendo às 4 subunidades.[2] O peso molecular é de 104-112KDa e o ponto isoelétrico (pI) é na faixa de 4.5-5.5.

A concanavalina A possui um número de onda de baixa frequência de 20 cm−1  em seu espectro Raman.[9] Essa emissão têm sido atribuída ao movimento do barril beta consistindo de 14 folhas beta na molécula de ConA.[10]

Atividade biológica

A Concanavalina A interage com diversos receptores contendo carboidratos com manose, notavelmente a rodopsina, os  marcadores de grupos sanguíneos,  o receptor de insulina[11] , as imunoglobulinas e o antígeno carcino-embrionário (CEA). Interage, também, com lipoproteínas.[12]

A ConA aglutina eritrócitos fortemente, independentemente dos grupos sanguíneos, assim como varias células cancerosas.[13][14][15] Foi demonstrado que células transformadas e células normais tripsinizadas não aglutinam a 4º, sugerindo que há um passo sensível à temperatura na mediação mediada por ConA.[16][17]

A aglutinalçao mediada por ConA de outros tipos celulares já foi relatada, incluindo células musculares (miócitos),[18] linfócitos B (através das imunoglobulinas de superfície),[19] fibroblastos,[20] timócitos de rato,[21]células epiteliais intestinais fetais de humano (mas não adultos),[22] e adipócitos.[23]

A ConA is é um mitógeno de linfócitos. De forma semelhante à fitohemaglutinina (PHA), ela é um mitógeno seletivo de células T em relação às células B. PHA e ConA se ligam e "cross-linkam" componentes dos receptores de célula T, e a habilidade em ativar células T é dependente da expressão desse receptor.[24][25]

A ConA interage com resíduos superficiais de  manose de diversos micróbios, como as bactérias E. coli,[26] e Bacillus subtilis[27] e o protista Dictyostelium discoideum.[28]

Ela também já foi mostrada como um estimulador de diversas metaloproteinases de matriz (MMPs).[29]

ConA tem aplicações também em situações que requerem a imobilização em fase-sólida de glicoenzimas. Usando matrizes acopladas à ConA, é possível obter uma imobilização de grandes quantidades, reversível ainda facilmente por competição com outros açúcares ou mudança de pH.[30]

A ConA possui ainda potencial terapêutico, sendo eficaz contra hepatoma experimental(câncer de fígado).[31] ConA é sequestrado mais por células tumorais hepáticas que por células normais. A internalização de ConA ocorre preferencialmente à mitocôndria, após ligar em protenínas de membrana, levando à morte por autofagia. ConA também inibe parcialmente o crescimento de tumores nodulares de forma idependente da ativação de linfócitoso. Além disso, a atividade linfoproliferatica de ConA pode ter ativado células T CD8+ assim como NK, melhorando a resposta antitumoral no fígado.[31]

Referências

  1. ↑ Goldstein, Irwin J.; Poretz, Ronald D. (2012). «Isolation, physicochemical characterization, and carbohydrate-binding specificity of lectins». In: Liener, Irvin E.; Sharon, Nathan; Goldstein, Irwin J. The Lectins Properties, Functions and Applications in Biology and Medicine. [S.l.]: Elsevier. pp. 33–247. ISBN 978-0-323-14444-5 
  2. ↑ a b Sumner, J. B.; Gralen, N.; Eriksson-Quensel, I.-B. (1938). «The Molecular Weights of Urease, Canavalin, Concanavalin a and Concanavalin B». Science. 87 (2261): 395–6. Bibcode:1938Sci....87..395S. PMID 17746464. doi:10.1126/science.87.2261.395 
  3. ↑ a b c Dwyer, J. M.; Johnson, C (1981). «The use of concanavalin a to study the immunoregulation of human T cells». Clinical and experimental immunology. 46 (2): 237–49. PMC 1536405Acessível livremente. PMID 6461456 
  4. ↑ Schiefer, H. G.; Krauss, H; Brunner, H; Gerhardt, U (1975). «Ultrastructural visualization of surface carbohydrate structures on mycoplasma membranes by concanavalin A». Journal of bacteriology. 124 (3): 1598–600. PMC 236075Acessível livremente. PMID 1104592 
  5. ↑ GE Healthcare Life Sciences, Immobilized lectin Arquivado em 3 de março de 2012, no Wayback Machine.[full citation needed]
  6. ↑ PDB 3CNA; Hardman, Karl D.; Ainsworth, Clinton F. (1972). «Structure of concanavalin a at 2.4-Ang resolution». Biochemistry. 11 (26): 4910–9. PMID 4638345. doi:10.1021/bi00776a006 
  7. ↑ Min, W; Dunn, A. J.; Jones, D. H. (1992). «Non-glycosylated recombinant pro-concanavalin a is active without polypeptide cleavage». The EMBO journal. 11 (4): 1303–7. PMC 556578Acessível livremente. PMID 1563347 
  8. ↑ Loris, Remy; Hamelryck, Thomas; Bouckaert, Julie; Wyns, Lode (1998). «Legume lectin structure». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Protein Structure and Molecular Enzymology. 1383 (1): 9–36. PMID 9546043. doi:10.1016/S0167-4838(97)00182-9 
  9. ↑ Painter, P. C.; Mosher, L. E.; Rhoads, C. (1982). «Low-frequency modes in the Raman spectra of proteins». Biopolymers. 21 (7): 1469–72. PMID 7115900. doi:10.1002/bip.360210715 
  10. ↑ Chou, K.C. (1985). «Low-frequency motions in protein molecules. Beta-sheet and beta-barrel». Biophysical Journal. 48 (2): 289–97. Bibcode:1985BpJ....48..289C. PMC 1329320Acessível livremente. PMID 4052563. doi:10.1016/S0006-3495(85)83782-6 
  11. ↑ Cuatrecasas, P.; Tell, G. P. E. (1973). «Insulin-Like Activity of Concanavalin a and Wheat Germ Agglutinin--Direct Interactions with Insulin Receptors». Proceedings of the National Academy of Sciences. 70 (2): 485–9. Bibcode:1973PNAS...70..485C. JSTOR 62526. PMC 433288Acessível livremente. PMID 4510292. doi:10.1073/pnas.70.2.485 
  12. ↑ Harmony, J. A.; Cordes, E. H. (1975). «Interaction of human plasma low density lipoprotein with concanavalin a and with ricin». The Journal of biological chemistry. 250 (22): 8614–7. PMID 171260 
  13. ↑ Betton, G. R. (1976). «Agglutination reactions of spontaneous canine tumour cells, induced by concanavalin a, demonstrated by an isotopic assay». International Journal of Cancer. 18 (5): 687–96. PMID 992901. doi:10.1002/ijc.2910180518 
  14. ↑ Kakizoe, T; Komatsu, H; Niijima, T; Kawachi, T; Sugimura, T (1980). «Increased agglutinability of bladder cells by concanavalin a after administration of carcinogens». Cancer research. 40 (6): 2006–9. PMID 7371036 
  15. ↑ Becker, F. F.; Shurgin, A (1975). «Concanavalin a agglutination of cells from primary hepatocellular carcinomas and hepatic nodules induced by N-2-fluorenylacetamide». Cancer research. 35 (10): 2879–83. PMID 168971 
  16. ↑ Inbar, M.; Ben-Bassat, H.; Sachs, L. (1971). «A Specific Metabolic Activity on the Surface Membrane in Malignant Cell-Transformation». Proceedings of the National Academy of Sciences. 68 (11): 2748–51. Bibcode:1971PNAS...68.2748I. JSTOR 61219. PMC 389516Acessível livremente. PMID 4330939. doi:10.1073/pnas.68.11.2748 
  17. ↑ Sela, B; Lis, H; Sharon, N; Sachs, L (1971). «Quantitation of N-acetyl-d-galactosamine-like sites on the surface membrane of normal and transformed mammalian cells». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes. 249 (2): 564–8. PMID 4332414. doi:10.1016/0005-2736(71)90132-5 
  18. ↑ Kent Gartner, T.; Podieski, T.R. (1975). «Evidence that a membrane bound lectin mediates fusion of L6 myoblasts». Biochemical and Biophysical Research Communications. 67 (3): 972–8. PMID 1201086. doi:10.1016/0006-291X(75)90770-6 
  19. ↑ De Petris, S. (1975). «Concanavalin a receptors, immunoglobulins, and theta antigen of the lymphocyte surface. Interactions with concanavalin a and with Cytoplasmic structures». The Journal of Cell Biology. 65 (1): 123–46. PMC 2111157Acessível livremente. PMID 1092699. doi:10.1083/jcb.65.1.123 
  20. ↑ Noonan, K. D.; Burger, M. M. (1973). «The Relationship of Concanavalin a Binding to Lectin-Initiated Cell Agglutination». The Journal of Cell Biology. 59 (1): 134–42. PMC 2110924Acessível livremente. PMID 4201706. doi:10.1083/jcb.59.1.134 
  21. ↑ Capo, C; Garrouste, F; Benoliel, A. M.; Bongrand, P; Ryter, A; Bell, G. I. (1982). «Concanavalin-A-mediated thymocyte agglutination: A model for a quantitative study of cell adhesion». Journal of cell science. 56: 21–48. PMID 7166565 
  22. ↑ Weiser, M. M. (1972). «Concanavalin a Agglutination of Intestinal Cells from the Human Fetus». Science. 177 (4048): 525–6. Bibcode:1972Sci...177..525W. PMID 5050484. doi:10.1126/science.177.4048.525 
  23. ↑ Cuatrecasas, Pedro (1973). «Interaction of wheat germ agglutinin and concanavalin a with isolated fat cells». Biochemistry. 12 (7): 1312–23. PMID 4696755. doi:10.1021/bi00731a011 
  24. ↑ Weiss, A; Shields, R; Newton, M; Manger, B; Imboden, J (1987). «Ligand-receptor interactions required for commitment to the activation of the interleukin 2 gene». Journal of immunology. 138 (7): 2169–76. PMID 3104454 
  25. ↑ Kanellopoulos, Jean M.; De Petris, Stefanello; Leca, Gerald; Crumpton, Michael J. (1985). «The mitogenic lectin from Phaseolus vulgaris does not recognize the T3 antigen of human T lymphocytes». European Journal of Immunology. 15 (5). 479 páginas. PMID 3873340. doi:10.1002/eji.1830150512 
  26. ↑ Ofek, I.; Mirelman, D.; Sharon, N. (1977). «Adherence of Escherichia coli to human mucosal cells mediated by mannose receptors». Nature. 265 (5595): 623–5. Bibcode:1977Natur.265..623O. PMID 323718. doi:10.1038/265623a0 
  27. ↑ Doyle, R. J.; Birdsell, D. C. (1972). «Interaction of concanavalin a with the cell wall of Bacillus subtilis». Journal of bacteriology. 109 (2): 652–8. PMC 285189Acessível livremente. PMID 4621684 
  28. ↑ West, C. M.; McMahon, D (1977). «Identification of concanavalin a receptors and galactose-binding proteins in purified plasma membranes of Dictyostelium discoideum». The Journal of Cell Biology. 74 (1): 264–73. PMC 2109878Acessível livremente. PMID 559679. doi:10.1083/jcb.74.1.264 
  29. ↑ Yu, M; Sato, H; Seiki, M; Thompson, E. W. (1995). «Complex regulation of membrane-type matrix metalloproteinase expression and matrix metalloproteinase-2 activation by concanavalin a in MDA-MB-231 human breast cancer cells». Cancer research. 55 (15): 3272–7. PMID 7614461 
  30. ↑ Saleemuddin, M.; Husain, Qayyum (1991). «Concanavalin A: A useful ligand for glycoenzyme immobilization—A review». Enzyme and Microbial Technology. 13 (4): 290–5. PMID 1367163. doi:10.1016/0141-0229(91)90146-2 
  31. ↑ a b Lei, Huan-Yao; Chang, Chih-Peng (2009). «Lectin of Concanavalin a as an anti-hepatoma therapeutic agent». Journal of Biomedical Science. 16. 10 páginas. PMC 2644972Acessível livremente. PMID 19272170. doi:10.1186/1423-0127-16-10 

Ligações externas