Lektine

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Hämagglutinin lateral

Lektine sind komplexe Proteine oder Glykoproteine, die spezifische Kohlenhydratstrukturen binden und dadurch in der Lage sind, sich spezifisch an Zellen bzw. Zellmembranen zu binden und von dort aus biochemische Reaktionen auszulösen.[1] Sie üben jedoch keine enzymatische Aktivität aus.

Lektine (lateinisch legere ‚lesen‘, ‚auswählen‘) können verschiedene Stoffwechselvorgänge wie die Zellteilung, die ribosomale Proteinbiosynthese, die Agglutination von Zellen (in Bezug auf rote Blutkörperchen ist das eine Hämagglutination) oder das Immunsystem beeinflussen.

Lektine sind weit verbreitet. Sie können von Tieren,[1][2] Pflanzen[1][3][4][5] oder Mikroorganismen gebildet werden.

Einteilung[Bearbeiten]

Zu den Lektinen gehören N-Acetylglucosamin-bindende Gramineae-Lektine, die Chitin-bindenden Solanaceae-Lektine, die Gruppe der Leguminosen-Lektine und die Mannose-bindenden Lektine aus Amaryllidaceae, Alliaceae und Orchidaceae. Die Lektine aus Aegopodium podagraria, Eranthis hyemalis und Urtica dioica sind bisher keiner Gruppe zugeordnet. Darüber hinaus sind noch viele weitere Lektine bekannt.[6]

Zu Lektinen zählen auch einige AB-Toxine wie z. B. hochmolekulare Samenglykoproteide wie das Rizin oder wie die bakteriellen Toxine Shiga-Toxin, Vero-Toxin, Diphtherietoxin, Exotoxin A oder alpha-Sarcin. Abrin, Ricin, Phasine (nach Phaseolus vulgaris, der Gartenbohne: Red kidney bean lectin, Erythroagglutinin, PHA-E, Phaseolin)[3] und IgSF (englisch I-type lectins ‚I Typ Lektine‘),[2][4] Calnexin und Calreticulin sind verschiedene Lektine. Ein Beispiel für ein Lektin ohne Zuckerrest ist Concanavalin A[3] aus den Samen der Jackbohne Canavalia ensiformis.

Lektin-Bezeichnungen, Vorkommen und Funktionen
Bezeichnung Organismen physiologische Funktion Besonderheiten Kohlenhydratspezifität
Abrin Abrus precatorius
alpha-Sarcin Schimmelpilz Aspergillus giganteus Translationshemmung Toxin
Calnexin Chaperon
Calreticulin Chaperon
Concanavalin A Jackbohne ohne Zuckerreste α-D-mannosyl- und α-D-glucosyl-Reste
Diphtherietoxin Corynebacterium diphtheriae Eindringen in Zellen und Translationshemmung Diphtherie
Exotoxin A Pseudomonas aeruginosa Eindringen in Zellen Toxin
IgSF Säugetiere
Linsen-Lektin (LCH) Lens culinaris Mannosylierte Fucose
Mitogillin Schimmelpilz Aspergillus restrictus Translationshemmung Toxin
Phasine Gartenbohne Agglutinine Hämagglutination, Toxin, hitzedeaktivierbar
Erdnuss-Aglutinin (PNA) Erdnuss Galaktose-β1-3-N-Acetylgalactosamin-α1-Ser/Thr
Favabohnen-Lektin (VFA) Favabohne
Hämagglutinin (HA) Influenzavirus
Holunder-Lektin (SNA) Schwarzer Holunder Neu5Ac-α2-6-GalNAc-Reste
Jacalin (AIL) Artocarpus integrifolia (Sialinsäure)-Gal-β1-3-GalNAc-α1-Serin/Threonin
Maackia amurensis Leukoagglutinin (MAL) Asiatisches Gelbholz Neu5Ac/Gc-α2-3-Gal-β1-4-GlcNAc
Maackia amurensis Hämoagglutinin (MAH) Asiatisches Gelbholz Neu5Ac/Gc-α2-3-Gal-β1-3-(Neu5Ac-α2,6)GalNac
Orangeroter-Becherling-Lektin (AAL) Orangeroter Becherling Fucα1-2Galβ1-4(Fucα1-3/4)Galβ1-4GlcNAc, R2-GlcNAcβ1-4(Fucα1-6)GlcNAc-R1
Phytohämagglutinin (PHA) Leguminosen
Restrictocin Schimmelpilz Aspergillus restrictus Translationshemmung Toxin
Ricin (RCA) Wunderbaum Samenglykoproteid Translationshemmung Galaktose-β1-4-N-Acetylgalactosamin-β1-Reste
Schneeglöckchen-Lektin (GNA) Kleines Schneeglöckchen α-1-3- und α-1-6-verknüpfte Mannose
Shiga-Toxin Shigella dysenteriae Tranlationshemmung Shigellose
Soyabohnen-Lektin (SBA) Sojabohne
Stechginster-Lektine (Gorse, Furze, UEA-I) Stechginster UEA: Fucα1-2Gal-R
Vero-Toxin Enterohämorrhagische Escherichia coli Bakterienruhr
Weizenkeim-Lektin (WGA) Weizen GlcNAc-β1-4-GlcNAc-β1-4-GlcNAc, 5-Acetyl-Neuraminsäure
Wicken-Lektin (VVL) Vicia villosa

Funktionen und Wirkungen[Bearbeiten]

Agglutination und Giftigkeit[Bearbeiten]

Lektine pflanzlichen Ursprungs kommen in Gemüse vor, sodass der Verdauungstrakt des Menschen Lektinen regelmäßig ausgesetzt wird. Diese Lektine können in rohem Zustand giftig für den Menschen oder Haustiere sein und erst durch Kochen irreversibel inaktiviert werden. Kultivierte Gemüse (z. B. Gartenbohnen) mit derart giftigen Lektinen können nur gegart konsumiert werden.[4]

Die Giftigkeit dieser Lektine besteht u. a. darin, dass sie rote Blutkörperchen verklumpen und infolge der Hämagglutination können Gefäße verstopfen. Ab einer bestimmten Menge führt das zu Kopfschmerzen, Erbrechen, Durchfall sowie zu Magen- und Darmbeschwerden, in extremen Fällen kann der Verzehr tödlich enden. Bei besonders lektinreichen Arten, wie beispielsweise Feuerbohnen, können bereits vier oder fünf rohe Samen beim Erwachsenen erste Symptome verursachen. Vergiftungssymptome treten rasch ein, meist ein bis drei Stunden nach Verzehr und verschwinden meist ebenso rasch wieder – etwa drei bis vier Stunden nach dem Einsetzen.[5][7]

Andere Lektine sind resistenter gegenüber Hitze.

Manche Lektine sind nicht giftig, z. B. Lektine aus der Kartoffel.

Antibiotische Wirkung[Bearbeiten]

In ihrer Wirkungsweise ähneln Lektine oftmals den Antibiotika. So ist Rizin ein potenter Hemmer der ribosomalen Proteinbiosynthese. Zum Teil wirken Lektine toxisch auf Kleinlebewesen und finden somit Verwendung als Pflanzenschutzmittel gegen Insekten.

Botenstoffe[Bearbeiten]

Lektine sind in der Regel an der äußeren Membranoberfläche angelagert. Zudem spielen sie eine Rolle bei der Kommunikation und Interaktion von Zellen und Organismen. So sind sie an vielen Erkennungsprozessen beteiligt. So können sich mit Hilfe der Lektin-Polysaccharid-Interaktion Bakterien wie das Rhizobium trifolii an die Wurzeln von Klee heften. Mit der Erkennung wird die Symbiose von Knöllchenbakterien und Hülsenfrüchtlern erst möglich und ist dadurch spezifisch.

Ähnliche Erkennungsmechanismen spielen bei der Befruchtung der menschlichen Eizelle eine Rolle.

Keimung[Bearbeiten]

Lektine können im Rahmen der Ontogenese eine Rolle spielen. Durch den Keimvorgang werden einige pflanzliche Lektine inaktiviert.

Chaperone[Bearbeiten]

Beispiele für Lektine sind Calnexin und Calreticulin, die als Chaperone bei der Proteinfaltung dienen.

Sialoadhesin, ein SIGLEC (ein IgSF) komplexiert mit einem Sialinsäure-Glycan.
lila: Glycan, grün: Protein-Kohlenstoff, rot: Sauerstoff, blau: Stickstoff, weiß: Wasserstoff

IgSF[Bearbeiten]

Über 500 verschiedene Proteine der IgSF-Immunglobulin-Familie wurden aufgrund bioinformatischer Analysen von Säugetier-Genomen vorausgesagt.[2] Dazu gehört die SIGLEC-Familie (englisch sialic acid–binding immunoglobulin-type lectins), eine Gruppe Sialinsäure bindender Lektine.[2]

Vorkommen in Hülsenfrüchten[Bearbeiten]

Folgende Tabelle stellt den Lektingehalt verschiedener Hülsenfrüchte dar (laut USFDA[5]):

Sorte Lektingehalt in hämagglutinierenden Einheiten (HAE)
Rote Kidney-Bohne, roh 20.000 – 70.000
Weiße Kidneybohne, roh 7000 – 23.000
Ackerbohne, roh 1000 – 7000
Rote Kidney-Bohne, gargekocht 200 – 400

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c Goldstein, Irwin J., Colleen E. Hayes: The lectins: carbohydrate-binding proteins of plants and animals. Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, Band 35, 1978, S. 127-340 doi:10.1016/S0065-2318(08)60220-6
  2. a b c d Varki Ajit, Paul R. Crocker: I-type lectins. In: Varki, A., R. D. Cummings, J. D. Esko, et al.: Essentials of Glycobiology, 2. Auflage, 2009, PMID 20301278, Kapitel 32
  3. a b c Römisch, Annette Feussner: Process for the specific detection of glycosylated proteins. European Patent No. EP 1008852, 3. September 2003.
  4. a b c Kupper Jacqueline, Cornelia Reichert: Vergiftungen mit Pflanzen. In: Therapeutische Umschau, Band 66, Nr. 5, 2009, S. 343-348.
  5. a b c FDA: Bad Bug Book: Foodborne Pathogenic Microorganisms and Natural Toxins Handbook Phytohaemagglutinin (Version vom 8. März 2013 im Internet Archive)
  6. Arpad Pusztai, Susan Bardocz: Lectins – Biomedical Perspectives, 2005, Taylor & Francis, ISBN 0 7484-0177 6. S. 2ff.
  7. Informationszentrale gegen Vergiftungen: Gartenbohne

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]