**락토페린** 또는 **락토트랜스페린**은 트랜스페린 패밀리에 속하는 단백질로 다양한 기능을 수행한다. 락토페린은 구상의 당단백질로 분자량은 대략 80kDa이다. 젖, 타액, 눈물, 코 분비물 등의 다양한 분비액에 광범위하게 존재하며 호중구의 특이과립에도 들어 있다. 일부 샘꽈리세포에 의해서도 분비된다. 락토페린을 얻는 방법으로는 젖에서 정제를 거치거나 재조합을 이용하는 방법이 있다. 젖 중에는 사람의 초유(분만 후 얼마 되지 않은 시기의 모유)에서 농도가 가장 높으며(7g/L), 그 뒤를 사람의 모유와 우유(150mg/L)가 따른다.

락토페린은 면역계의 일부로서 항미생물 활성을 가지며 주로 점액에서 선천면역계의 구성원으로서의 역할을 수행한다. 락토페린은 DNA, RNA, 다당류, 헤파린 등의 물질과 상호작용하며 이러한 리간드들과 복합체를 이뤄 생물학적 기능을 수행하기도 한다. 락토페린 보충을 통해 호흡기 감염의 위험을 줄일 수 있다는 사실이 무작위 대조 시험들의 메타 분석을 통해 알려져 있다.

## 역사
소의 젖에 철을 포함하고 있는 붉은 단백질이 나타난다는 것은 1939년부터 보고되었으나

## 구조

### 락토페린 유전자
11종의 포유류에서 최소 60개의 락토페린 유전자 서열이 알려져 있다.

사람의 락토페린 유전자 ''LTF''는 3번 염색체의 3q21-q23 유전자자리에 위치하고 있다. 황소의 경우 암호화 서열은 17개의 엑손으로 구성되어 있으며 길이는 대략 뉴클레오타이드 34,500쌍이다. 황소의 락토페린 유전자를 구성하는 엑손은 트랜스페린 패밀리에 속하는 다른 유전자들의 엑손과 그 크기가 비슷하지만, 인트론의 크기는 다르다. 엑손 크기와 각각의 엑손이 단백질 분자의 도메인에 분포하는 양상이 비슷하다는 사실은 락토페린 유전자의 진화적 발달이 복제를 통해 일어났다는 것을 시사한다.

### 분자 구조
락토페린은 철을 세포 내로 이동시키며 혈중 철 농도와 바깥으로의 분비량을 조절하는 트랜스페린 단백질의 일종이다. 사람과 다른 포유류의 젖,

X선 회절을 통해 락토페린이 700개 정도의 아미노산을 포함하는 하나의 폴리펩타이드 사슬에 기본을 두고, 상동인 두 개의 구상 도메인인 N-로브(lobe), C-로브를 형성하고 있다는 것을 알 수 있다. N-로브는 아미노산 잔기 1-333에, C-로브는 345-692에 대응하며 두 도메인은 짧은 알파 나선으로 연결되어 있다.

락토페린의 등전점은 8.7로 염기성 단백질에 속한다. 철이 풍부한 홀로락토페린과 철을 포함하지 않고 있는 아포락토페린의 두 가지 형태로 존재한다. 두 형태의 삼차 구조가 다른데, 아포락토페린은 N-로브의 열린 형태와 C-로브의 닫힌 형태가 특징적이다. 반면 홀로락토페린은 두 로브가 모두 닫힌 형태이다.

각 락토페린 분자는 철, 아연, 구리, 기타 다른 금속 이온 두 개와 가역적으로 결합할 수 있다.

락토페린은 철과 결합하여 불그스름한 복합체를 형성한다. 철에 대한 락토페린의 친화성은 트랜스페린보다 300배 더 크다. 아연과 구리 이온이 적게 존재할 때는 락토페린의 철 결합 능력에 영향을 미치지 않으며 오히려 능력을 높여 주기도 한다.

### 중합체 형태
혈장과 분비액에서의 락토페린은 단량체에서 사량체까지 다양한 형태의 중합체로 존재한다. 생체내(''in vivo'')와 생체외(''in vitro'')에서 모두 중합되는 경향이 있으며 특히 높은 농도에서 더 그런 경향이 크다.

락토페린의 올리고머 상태는 그 농도에 의해 결정된다는 주장이 있다. 또한 락토페린의 중합은 Ca 혈액 내 락토페린의 역가는 이 과도기(단량체에서 사량체로 변할 때)의 농도에 대응하며, 따라서 혈액 내의 락토페린은 단량체와 사량체 양쪽 모두의 형태로 나타나게 된다.

### 락토페린 펩타이드
**락토페린 펩타이드**(lactoferrin peptide)는 락토페린이 포함하고 있는 여러 항미생물 펩타이드로, 단백질분해효소에 의해 가수분해되어 형성되며, 위장관계나 미생물 감염 부위에서 주로 나타난다. 따라서 락토페린을 경구 투여했을 때 장 내강에서 락토페린 펩타이드가 만들어진다.

Lf1-11은 락토페린 N-1의 아미노산 잔기 중 첫 11개의 잔기들로 구성된 올리고펩타이드이다. 친수성과 소수성 부분을 모두 가지고 있어 양전하를 띄고 있고, 여러 세균의 세포막에 작용하는 것으로 알려져 있다. 사람 Lf1-11(hLF1-11)은 단핵구를 표적으로 다양한 면역조절 효과를 일으키는데, 골수세포형과산화효소(MPO)의 효소 활성을 억제한 뒤 단핵구로 뚫고 들어가는 것이 알려져 있다. MPO 억제제인 4-아미노벤조산 하이드라지드는 hLf1-11이 단핵구의 염증 반응과 단핵구-대식세포 분화 과정에 미치는 영향을 모방하여 비슷하게 작용한다.

락토페리신은 양전하를 띄며 양친매성을 가지는 펩타이드로 항미생물, 항암 작용을 한다. 락토페린이 펩신에 의해 소화되면 17-41번 아미노산 잔기로 이루어진 락토페리신이 형성된다. 양친매성을 띄는 것은 염기성 아미노산인 라이신과 아르지닌, 소수성 잔기인 트립토판과 페닐알라닌이 모두 풍부하기 때문이다.

락토페람핀은 락토페린 L1 서브도메인에 위치한 268-284번 아미노산 잔기로 구성되며 입체 구조상에서 락토페리신과 가까이 위치하고 있다.

## 생체 내 발현
락토페린이 처음 발현되는 것은 수정 이후 2-4세포기로 이후에는 발생기 주머니배 시기까지 계속된다. 이후 착상이 이루어진 시점부터 임신 중반까지는 락토페린이 검출되지 않고, 나중에 호중구, 생식계와 소화계를 이루는 상피세포에서 락토페린이 발견된다. 이외에도 자궁내액, 질 분비물, 정액, 타액, 쓸개즙, 이자액, 작은창자의 분비물, 코의 분비물, 눈물 등 대부분의 점막 분비물에서 락토페린이 발견된다. 콩팥의 집합관에서도 락토페린을 발현하여 분비하고, 먼쪽세관에서 재흡수한다. 적은 양의 락토페린만이 소변으로 배설되며, 따라서 비뇨기의 방어 체계에서도 중요할 것으로 생각된다.

양의 젖샘으로 수행한 연구에 따르면, 락토페린은 젖샘에서 합성되지만 트랜스페린은 혈청에서 유래한다. 그런데 트랜스페린은 젖샘 분비세포의 기저막, 특히 모세혈관 근처에도 높은 농도로 존재하므로, 트랜스페린을 혈액에서 젖샘으로 이동시키기 위해 수용체가 매개하는 통과세포외배출 기전이 작용할 것이라고 연구에서는 주장한다. 수용체-트랜스페린 복합체는 소포에 싸여서 세포 안으로 들어간 후 세포막으로 이동하고, 통과세포외배출을 통해 젖샘꽈리의 내강으로 방출된다. 뇌의 신경아교세포에서 합성되거나 혈액에서 순환하는 종양괴사인자 알파는 이 뇌혈관장벽을 통한 통과세포외배출 과정을 증가시킨다.

락토페린의 양은 종마다 다르다. 가령 사람의 젖에서 락토페린은 알파-락트알부민에 이어 두 번째로 양이 많은 유청단백질이지만 트랜스페린의 양은 0.05mg/ml 정도로 매우 적다.

락토페린 발현의 조절 역시 종마다 다르게 나타나며, 같은 종에서도 조직이나 세포마다 다른 방식을 사용하여 스테로이드 호르몬, 성장인자, 인산화효소 경로 등 다양한 신호전달 경로가 관여한다. 젖샘에서는 프로락틴, 생식조직에서는 에스트로겐에 의해 조절이 이루어진다. 자궁내막에서의 합성 조절에는 에스트로겐과 표피성장인자가 관여한다.

## 기능
락토페린은 선천면역계에 속한다. 철 이온에 결합하여 철을 이동시키는 주된 생물학적 기능과 별개로, 락토페린은 항균, 항바이러스, 항기생충, 항암, 항알레르기, 촉매로서의 활성을 가지고 있다.

### 항미생물 활성
락토페린의 주된 역할은 유리 상태의 철을 고갈시켜 세균 성장에 필수적인 기질을 제거하는 것이다.

락토페린이 식작용의 촉진과 같은 철과 관련되지 않은 다른 항미생물 기전을 일으키기는 하지만 락토페린의 항미생물 작용 기전에 대해서, 락토페리신은 양성자 ATP가수분해효소를 표적으로 하여 세포막의 양성자 이동을 방해하고, 이를 통해 생체외에서 세균에 치명적인 효과를 낸다고 보고된 바 있다.

한편 위에서 락토페린은 위나선균(''H. pylori'')이 부착되는 것을 방지하여 소화계 질환을 줄이는 데에 도움을 준다. 소의 락토페린은 사람의 락토페린보다 위나선균에 대해 더 활성이 크다.

### 항바이러스 활성
충분한 강도를 가진 락토페린은 DNA와 RNA 기반의 광범위한 사람이나 동물 바이러스에 작용한다.

락토페린의 항바이러스 활성 기전 중 가장 많이 연구된 것은 표적 세포로부터 바이러스 입자가 떨어지도록 만드는 방식이다. 많은 바이러스는 세포막의 지질단백질에 결합하여 세포 내로 뚫고 들어가는 경향이 있다.

세포막과의 상호작용에 더해 락토페린은 간염 바이러스 등의 바이러스 입자에 직접 결합하기도 한다.

또한 락토페린은 바이러스가 세포 안으로 뚫고 들어온 뒤의 바이러스 복제를 억제한다.

### 항진균 활성
락토페린과 락토페리신은 백선(링웜)과 같은 여러 피부 질환의 원인이 되는 모창백선균(''Trichophyton mentagrophytes'')의 생체외 성장을 억제한다.

면역계가 약화되어 있고 아프타성궤양을 앓고 있는 쥐에게 물과 함께 락토페린을 투여했을 때 입의 칸디다 알비칸스 균주의 수와 혀의 손상 정도가 감소했다.

### 항암 활성
소 락토페린의 항암 효과는 쥐에서 수행한 폐, 혀, 잘록창자, 간의 발암 실험을 통해 입증되었다. 항암 효과의 기전은 아마 사이토크롬 P450 1A2(CYP1A2)와 같은 phase I의 효소를 억제하는 것으로 추정된다.

### 효소 활성
락토페린은 RNA를 가수분해시키며 피리미딘 특이적 분비형 리보뉴클레이스를 억제한다. 특히 젖의 RNase는 RNA 유전체를 파괴하여 쥐에서 유방암을 일으키는 것으로 알려진 레트로바이러스의 역전사를 방해한다. 따라서 젖의 리보뉴클레이스, 특히 락토페린은 발병기전에 중요한 역할을 수행하고 있을 가능성이 있다.

### 락토페린 수용체
락토페린 수용체는 락토페린의 세포내이입에 중요한 역할을 하며, 락토페린을 통한 철 이온의 흡수를 촉진한다. 나이가 들수록 샘창자에서는 락토페린 수용체의 유전자 발현이 증가하고, 빈창자에서는 감소한다고 알려져 있다. 이러한 특이적인 락토페린 수용체는 활성화된 사람의 T세포, 혈소판, 거대핵세포, 도파민성 신경세포, 중뇌의 미세혈관 등에서 발현된다.

해당과정에 관여하는 효소인 글리세르알데하이드 3-인산 탈수소효소(GAPDH)는 락토페린 수용체로도 기능한다는 사실이 밝혀져 있다.

### 뼈에서의 기능
리보뉴클레이스가 풍부한 락토페린은 어떻게 락토페린이 뼈에 영향을 미치는지 조사하기 위해 사용되어 왔다. 락토페린은 뼈의 교체에 긍정적인 효과를 준다고 알려져 있는데, 뼈의 흡수를 줄이고 뼈의 형성을 늘리는 것을 돕는다. 뼈 흡수 표지자 농도 감소와 뼈 형성 표지자의 농도 증가를 통해 이 사실이 밝혀졌다. 뼈 흡수가 감소한다는 것을 뜻한다. 난소를 적출한 쥐에서 락토페린을 경구 투여했을 때, 뼈의 질량이 보존되고 골밀도와 뼈의 강도가 개선되는 효과가 나타났다.

### 핵산과의 상호작용
락토페린의 중요한 특징 중 하나는 핵산에 결합하는 능력이 있다는 것이다. 젖에서 추출된 단백질 분획은 3.3% RNA를 포함하고 있다.

## 임상적 중요성

### 진단적 가치
눈물의 락토페린 농도가 쇼그렌 증후군과 같은 안구가 건조해지는 질환에서 감소하는 것으로 알려져 있다.

락토페린과 칼프로텍틴은 대변에서 안정한 상태로 존재하며 적은 양의 대변 표본만 가지고도 ELISA 같은 비침습적 검사를 통해 측정할 수 있다. 두 표지자 모두 위장관계 점막에 염증이 있는 경우 올라간다.

### 낭포성 섬유증
사람의 폐와 타액은 다양한 항미생물 물질들을 포함하고 있는데, 이 중 하나가 하이포티오시아네이트와 락토페린을 생산하는 락토퍼옥시데이스 시스템이다. 낭포성 섬유증 환자에서는 하이포티오시아네이트가 존재하지 않는다. 락토페린은 낭포성 섬유증에서의 항생제 감수성을 바꿀 수 있다.

### 괴사성 장염
괴사성 장염은 미숙아, 특히 출생 시 체중 1500g 미만인 초저체중아에게 흔하면서도 치명적인 합병증이다.

### 치주 질환
침에 포함된 락토페린은 치주 질환을 일으키는 세균인 치주병균 등의 병원성 미생물에 대한 항균 활성을 나타낸다. 소 락토페린을 섭취하면 치주낭 안에 있는 치주병균의 수를 줄이고 치주 질환의 증상을 개선할 수 있다.

## 기술

### 분리와 정제
락토페린은 항미생물 활성이나 면역 반응 조절과 같은 여러 기능을 하지만, 우유의 락토페린 함량은 비교적 적어 락토페린을 생산하는 데에 비용이 많이 들게 된다. 또한 우유의 락토페린은 인체에게 이종(異種)의 단백질이므로 항원으로서의 반응을 일으킬 수도 있다. 따라서 생물학적 활성이 있는 많은 양의 락토페린을 어떻게 얻을지에 대한 연구가 항상 주목을 받아 왔다.

양이온 교환 크로마토그래피, 막을 통해 락토페린을 흡착하여 분리하는 방법, 자기장을 이용해 자성을 가지는 나노입자를 조작하는 방법 등이 락토페린을 분리, 정제하는 데에 사용된다.

### 나노기술
락토페린은 나노기술에 잠재적으로 다양하게 적용할 수 있는 형광 금 퀀텀 클러스터의 합성에 사용되어 왔다.)을 선택적으로 감지할 수 있다.