レクチン

レクチンは、他の分子の一部である糖基に非常に特異的な炭水化物結合タンパク質であり、特定の細胞の凝集や複合糖質および多糖類の沈殿を引き起こします。レクチンは細胞レベルおよび分子レベルでの認識に役割を果たしており、細胞、炭水化物、タンパク質が関与する生物学的認識現象において多くの役割を果たしています。^{[1] [2]レクチンはまた、}細菌、ウイルス、真菌 が意図した標的に付着して結合するのを媒介します。

レクチンは多くの食品に含まれています。豆や穀物などの一部の食品は、レクチン含有量を減らすために調理、発酵、発芽させる必要があります。レクチンには骨の成長を促進するCLEC11Aなどの有益なものもあれば、リシンなどの 強力な毒素となるものもあります。^[3]

レクチンは、特定の単糖類やオリゴ糖類によって無効化される可能性があり、これらは穀物、豆類、ナス科植物、乳製品から摂取したレクチンと結合し、細胞膜内の炭水化物へのレクチンの付着を阻止することができます。レクチンの選択性は、血液型の分析に有用であることを意味し、害虫耐性を移すための遺伝子組み換え作物への潜在的な使用が研究されてきました。

ウィリアム・C・ボイドは、単独で、そして後にエリザベス・シャプリーと共同で、^{1954年にラテン語の}lectus（選ばれた）（動詞legere（選ぶ、選び出す）から）から「レクチン」という用語を導入しました。 ^[6]

レクチンは、可溶性炭水化物、または糖タンパク質や糖脂質の一部である炭水化物部分に結合することがあります。レクチンは通常、特定の動物細胞を凝集させたり、複合糖質を沈殿させたりします。ほとんどのレクチンは酵素活性を持ちません。

レクチンは動物において以下の機能を持ちます:

• 細胞接着の調節
• 糖タンパク質合成の調節
• 血中タンパク質濃度の調節
• 可溶性細胞外糖タンパク質と細胞間糖タンパク質の結合
• 哺乳類の肝細胞表面の受容体としてガラクトース残基を認識し、循環系から特定の糖タンパク質を除去する。
• マンノース-6-リン酸を含む加水分解酵素を認識し、これらのタンパク質を標的としてリソソームに送達する受容体として、I 細胞疾患はこの特定のシステムにおける欠陥の一種です。
• レクチンは自然免疫系で重要な役割を果たすことが知られています。マンノース結合レクチンなどのレクチンは、侵入する微生物に対する第一線の防御を媒介するのに役立ちます。他の免疫レクチンは自己と非自己の識別に役割を果たし、炎症および自己反応プロセスを調整する可能性があります。^[7] インテレクチン（X型レクチン）は微生物グリカンに結合し、自然免疫系でも機能する可能性があります。レクチンは、魚類を含む脊椎動物の自然免疫におけるパターン認識と病原体排除に関与している可能性があります。^[8]

植物におけるレクチン（マメ科レクチン）の機能はまだ不明である。かつては根粒菌との結合に必要であると考えられていたが、この提案された機能はレクチンノックアウト遺伝子研究によって否定された。^[9]

植物の種子に含まれるレクチンの高濃度は成長とともに減少し、植物の発芽、そしておそらく種子自体の生存に役割を果たしていることを示唆している。寄生細胞の表面への糖タンパク質の結合も機能であると考えられている。いくつかの植物レクチンは、アデニン、オーキシン、サイトカイニン、インドール酢酸、水溶性ポルフィリンなど、主に疎水性である非炭水化物リガンドを認識することがわかっている。これらの分子のいくつかは植物ホルモンとして機能するため、これらの相互作用は生理学的に関連がある可能性がある。^[10]

レクチン受容体キナーゼ（LecRK）は、草食動物の攻撃によって生成または放出される損傷関連分子パターン（DAMP）を認識すると考えられています。^{[引用が必要]}アラビドプシスでは、マメ科植物型LecRKクレード1に11個のLecRKタンパク質があります。LecRK-1.8は細胞外NAD分子を認識し、LecRK-1.9は細胞外ATP分子を認識することが報告されています。^{[引用が必要]}

タンパク質とレクチンの抽出は、同様のプロセスで抽出でき、分析と発見も可能。例えば綿実には 、タンパク質の抽出と精製の研究において興味深い化合物が含まれている^[11]

C型肝炎ウイルスの糖タンパク質の中には、宿主細胞表面（肝細胞）のC型レクチンに付着して感染を開始するものがある。 ^[12]病原体（ヒト細胞に感染するウイルス粒子や細菌など）は、自然免疫系による体内からの排除を避けるために、宿主細胞表面の糖タンパク質や糖脂質の組織特異的グリカンに結合する付着因子や血球凝集素と呼ばれる表面レクチンを発現することが多い。^[13]インフルエンザやパラミクソウイルス科のいくつかのウイルスなど、複数のウイルスがこのメカニズムを利用して標的細胞に結合し、侵入する。^[14]

精製レクチンは血液型の判定に使用されるため、臨床現場では重要です。^[15]個人の赤血球上の糖脂質や糖タンパク質の一部はレクチンによって識別できます。

• Dolichos biflorus由来のレクチンは、A1 血液型に属する細胞を識別するために使用されます。
• Ulex europaeus由来のレクチンは、H 血液型抗原を識別するために使用されます。
• Vicia graminea由来のレクチンは、N 血液型抗原を識別するために使用されます。
• Iberis amara由来のレクチンは、M 血液型抗原を識別するために使用されます。

非血液型抗原はレクチンによって識別できます。

• ココナッツミルク由来のレクチンは、Theros抗原を識別するために使用されます。
• Carex由来のレクチンは R 抗原を識別するために使用されます。

神経科学では、インゲン豆由来のレクチンであるPHA-Lを用いた順行性標識法が、神経軸 索の経路を追跡するために使用されています。^[16]

バナナ由来のレクチン（BanLec）は、試験管内でHIV-1を 阻害する。^[17] Tachypleus tridentatusから単離されたアキレクチンは、ヒトA型赤血球に対して特異的凝集活性を示す。Charybdis japonicaおよびLymantria disparからそれぞれ分離された抗BCJおよび抗BLDなどの抗B凝集素は、日常的な血液型の判定と研究の両方において価値がある。^[18]

PHAやコンカナバリン Aなどのマメ科植物由来のレクチンは、比較的入手しやすく、糖の特異性も多岐にわたるため、タンパク質が炭水化物を認識する仕組みの分子的基礎を理解するためのモデルシステムとして広く使用されてきました。マメ科植物レクチンの多くの結晶構造は、炭水化物とタンパク質間の原子間相互作用の詳細な洞察につながっています。

マメ科植物の種子レクチンは殺虫活性について研究されており、害虫の発育に有害な影響を及ぼすことが示されています。^[19]

コンカナバリンAやその他の市販のレクチンは、糖タンパク質の精製のためのアフィニティークロマトグラフィーで広く使用されている。^[20]

一般的に、タンパク質は、アフィニティークロマトグラフィー、ブロッティング、アフィニティー電気泳動、レクチンを用いたアフィニティー免疫電気泳動、およびエバネッセント場蛍光補助レクチンマイクロアレイなどのマイクロアレイによって、糖型および炭水化物構造に関して特徴付けられる。 ^[21]

レクチンの強力な生物学的特性の一例は、生化学兵器リシンです。リシンというタンパク質はヒマシの種子から分離され、2 つのタンパク質ドメインで構成されています。トウゴマのアブリンも同様です。

• 1 つのドメインは、細胞表面のガラクトシル残基に結合し、タンパク質が細胞内に侵入できるようにするレクチンです。
• 2 番目のドメインは、リボソーム RNA から核酸塩基を切断し、タンパク質合成の阻害と細胞死を引き起こすNグリコシダーゼです。

レクチンは自然界に広く存在し、多くの食品にこのタンパク質が含まれています。レクチンの中には、調理が不十分であったり、大量に摂取したりすると有害なものもあります。生の状態でレクチンが最も強力で、数時間煮たり、煮込んだり、水に浸したりすると、ほとんどのレクチンが不活性になります。ただし、スロークッカーなどの低温調理器で生豆を調理しても、レクチンがすべて除去されるわけではありません。^[22]

いくつかの研究では、レクチンがカルシウム、鉄、リン、亜鉛などのミネラルの吸収を妨げる可能性があることがわかっています。レクチンが消化管の細胞に結合すると、一部の栄養素の分解と吸収が妨げられる可能性があり、レクチンは細胞に長時間結合するため、関節リウマチや1型糖尿病などの特定の炎症性疾患に影響を与える可能性があるという理論もありますが、人間に対する長期的な健康への影響を裏付ける研究は限られており、既存の研究のほとんどは、栄養失調が要因となっているか、食事の選択肢が限られている発展途上国に焦点を当てています。^[22]

レクチンフリーの食事を提唱した最初の著者は、血液型ダイエットの推進で最もよく知られている自然療法医のピーター・J・ダダモでした。彼は、レクチンは消化、食物代謝、ホルモン、インスリン産生を妨げて人の血液型にダメージを与える可能性があるため、避けるべきだと主張しました。^[23]ダダモは彼の主張を裏付ける科学的証拠や公表されたデータを提示しておらず、彼の食事は生化学について不正確な記述をしているとして批判されています。^{[23] [24]}

スティーブン・ガンドリーは、著書『植物のパラドックス』（2017年）でレクチンフリーの食事を提唱した。この食事では、全粒穀物、豆類、ほとんどの果物、およびナス科の野菜（トマト、ジャガイモ、ナス、ピーマン、唐辛子）を含む、ありふれた食品の広い範囲が除外される。^{[25] [26]ガンドリーのレクチンに関する主張は}疑似科学と見なされている。彼の著書では、レクチンとはまったく関係のない研究や、彼自身の推奨に反して、全粒穀物 （小麦、大麦、ライ麦）を避けると有害な細菌が増加し、有益な細菌が減少することを示す研究が引用されている。^{[27] [28] [29]}

レクチンは多くの生の植物に含まれる多くの毒性成分の1つであり、適切な加工や準備（加熱調理、発酵など）によって不活性化されます。^[30]たとえば、生のインゲン豆には自然に毒性レベルのレクチン（フィトヘマグルチニンなど）が含まれています。副作用としては、栄養不足や免疫（アレルギー）反応などがあります。 ^[31]

レクチンはタンパク質抗栄養素の主要なファミリーと考えられており、可逆的な炭水化物結合活性を示す特定の糖結合タンパク質です。^[32]レクチンは赤血球を凝集させる能力において抗体に似ています。 ^[33]

多くのマメ科植物の種子には、赤血球凝集と呼ばれる高いレクチン活性があることが証明されています。^[34] 大豆はこのカテゴリーで最も重要な穀物マメ科作物です。その種子には、大豆レクチン（大豆凝集素またはSBA）の活性が高く含まれています。

植物レクチン（フィトヘマグルチニンとも呼ばれる）は、その数多くの生物学的機能について深く理解されるずっと前から、外来の複合糖質（例えば、真菌や動物の複合糖質）に対する特に高い特異性で知られており^[35]、生物医学では血球検査に、生化学では分画に使用されていました。^[要出典]

レクチンは 100 年以上前に植物で初めて発見されましたが、現在では自然界全体に存在することが知られています。レクチンに関する最も古い記述は、 1888 年にドルパト大学に提出されたピーター・ヘルマン・スティルマーク博士論文に記載されていると考えられています。スティルマーク博士は、ヒマ ( Ricinus communis ) の種子から、極めて毒性の高いヘマグルチニンであるリシンを単離しました。

大規模に精製され、商業的に入手可能になった最初のレクチンはコンカナバリンAであり、これは現在、糖を含む分子や細胞構造の特性評価と精製に最もよく使用されているレクチンです。^[36]マメ科植物のレクチンはおそらく最もよく研​​究されているレクチンです。

• 糖鎖とタンパク質の相互作用
• バチルス・チューリンゲンシス
• レクチン経路、フィコリン
• トキソアルブミン

• さまざまな天然資源から得られる主要なレクチンと結合レクチン
• 機能性グリコミクス ゲートウェイは、機能性グリコミクス コンソーシアムとネイチャー パブリッシング グループの共同プロジェクトです。
• プロテオペディアは、レクチン、レクチンの断片、炭水化物との複合体の3次元分子モデルを800以上掲載しています。
• EY Laboratories, Inc.、レクチンおよびレクチンコンジュゲートの製造業者
• 組み換えタンパク質精製ハンドブック 2008-12-05 にWayback Machineでアーカイブ
• 固定化レクチン、クロマトグラフィー媒体^{[永久リンク切れ‍ ]}
• メディカゴ AB、レクチンおよびレクチン複合体の製造業者
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