ЛЕКТИНЫ РАСТЕНИЙ И ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ

Аннотация: В статье рассматривается лектины растений и их биологическая роль. Лектины - очень гетерогенная группа белков, которые, в основном, делятся только по одному свойству, а именно, по их способности узнавать и связывать высокоспецифично и обратимо карбогидраты или углеводную часть гликоконьюгатов. В то же время главной задачей является выяснение физиологической роли лектинов -зачем растения синтезируют лектины, какие функции они выполняют и в каких целях их можно использовать.

Ключевые слова: лектин, фитолектины, фитогемагглютинины, белки арцелины, молекулярно-биологический анализ растений.

Благодаря исследованиям последних лет, мы имеем сейчас информацию по молекулярной структуре, биохимическим свойствам и специфичности связывания углеводов по крайней мере 200 разных фитолектинов, принадлежащих к различным таксономическим группам. Эти сведения позволяют заключить, что они составляют гетерогенный класс растительных гликопротеинов растений. Было сделано несколько попыток по отношению к группе фитолектинов по использованию их в целях классификации таксономии видов. Для примера можно отметить природную группу лектинов Solanaceae, все из которых имеют подобную молекулярную структуру и специфичность . Эти же свойства обнаружены и у лектинов Graminae, которые кодируются высоко гомологичными генами. Лектины бобовых также представлены несколькими подгруппами растительных лектинов. Однако очевидно, что, несмотря на большую схожесть, которую можно проследить вплоть до аминокислотных последовательностей полипептидов лектинов и нуклеотидных последовательностей генов, разные подтипы лектинов бобовых отличаются друг от друга по молекулярной структуре и специфичности . Более того, некоторые виды бобовых (Ulex curopacus, Griffonia simplicifolia) известны как содержащие два и более лектинов с различными биохимическими свойствами и специфичностью. Например, из некоторых диких видов Phaseolus vulgaris выделены лектин-подобные запасные белки арцелины, состоящие из 2 главных и 1 побочного полипептидов. Выяснено, что арцелины играют существенную роль в защитных реакциях растений фасоли к мексиканскому долгоносику .

Одним из наиболее поразительных фактов является то, что некоторые фитолектины из разных источников и незначительной разницей в молекулярной структуре, проявляют очень сходную специфичность по отношению к одинаковым моно- и олигосахаридам, тогда как очень сходные по структуре лектины, из видов родственно связанных, совершенно отличаются по своей специфичности. Следует подчеркнуть, что большинство лектинов из видов, близко связанных родством, проявляют примерно идентичную специфичность. Из подавляющего количества имеющейся информации можно сделать следующий вывод: большинство лектинов узнают и связывают моносахариды, такие как маннозу, глюкозу, галактозу . Несомненно, огромный прогресс в лектинологии был достигнут за последние годы. Новые открытия в биологии в целом и в молекулярной биологии, в частности, заметно способствуют лучшему пониманию некоторых аспектов фитогемагглютининов, в результате чего разрабатываются новые фундаментальные проблемы. Многие гены, контролирующие синтез лектинов, уже клонированы и проанализированы, что позволяет иметь в распоряжении детальную информацию о первичной структуре этих белков. Поразительным примером является биосинтез и процессинг Con А, который является единственным известным примером восстановления внутримолекулярной последовательности. Молекулярное клонирование агглютинина Urtica diocia и нескольких лектинов Graminaceae привело к открытию того, что они построены из 2 и 4 доменов соответственно, которые очень напоминают хитин-связывающий белок, играющий важную роль во взаимоотношении растения-хозяина и патогена. Подобные наблюдения были сделаны для генов РНК-агглютининов Phaseolus vulgaris. Эти гены имеют близкую гомологию к двум другим классам недавно клонированных генов, а именно, бобов и ингибиторов амилаз насекомых .

Изучение биохимии, физиологии, цитологии и молекулярной биологии фитолектинов дает информацию по контролю их пространственного и временного размещения, также по их клеточной и внутриклеточной локализации. Появились доказательства того, что достаточно много фитогемагглютининов ведут себя точно так, как можно предположить для типичных запасных белков, так как эти лектины, особенно обильно представленные либо в семенах, либо в разного типа вегетативных запасательных тканях, имеют такие же свойства как запасные белки. Если это так, то встает вопрос, как согласовать их предполагаемую роль с их углевод-связывающей активностью .