LECTINAS: Onde se Obter, O Que So e Para Que Servem

Arlys Jernimo de Oliveira Lima Lino Carneiro1; Cristina Halla

2

Resumo: As Lectinas consistem em Glicoproteinas capazes de se ligar a diversos tipos de

carboidratos, possuindo diversas atividades biolgicas potencias. Essas atividades biolgicas, ira

depender da afinidade da protena a um grupo de carboidratos. A exposio do tema ser

desenvolvida em linhas gerais, no atendo-se a mincias das espcies de lectinas. Ao considerar

a importncia das lectinas para sade, chegamos a concluso de que as complicaes decorrentes

de infeces por fungos ou bactrias um desafio para a medicina bem como, a busca de

produtos bioativos que venha a mitigar esses tipos de infeces se perpetua como desafio a

cincia. Assim, o desenvolvimento de pesquisas que visem a deteco e purificao e

caracterizao de lectinas tornam-se aliado na busca de compostos que possa combater as

infeces por microrganismos patolgicos.

Palavras chave: Antifngico, antitumoral, glicoprotenas, Importncia das lectinas, mtodos de

se obter lectinas.

Introduo

As lectinas consistem em protenas, no imunolgicas, presente na maioria de todas as

formas de vida, capazes de ligar-se a diversos tipos de carboidratos de membranas celulares.

1 Bilogo pela FFPNM-UPE e Mestrando em Desenvolvimento Rural pela PADR-UFRPE

2 Engenheira Qumica DEq-UFPE, Mestra em Bioqumica Experimental pelo DBq-UFPE, Professora do Instituto de

Cincias Biolgicas da UPE (ICB-UPE).

O primeiro relato, a respeito de lectinas se deu em 1888, quando Stillmark, ao estudar a

toxicidade de extratos de Ricinus communis (mamona), observou sua capacidade para aglutinar

eritrcitos, devido presena de uma protena extrada, a ricina, descoberta que marcou o incio

das pesquisas envolvendo lectinas (KENNEDY et al., 1995). Pouco tempo depois, outra

hemaglutinina, chamada abrina, foi encontrada em sementes de Abrus precatorius (Jequiriti).

Entretanto, o estudo sobre estas protenas s comeou a ganhar mpeto em 1960, abrindo uma

vasta rea de aplicao para as lectinas (GABOR et al., 2004).

O termo lectina (originado do latim lectus, que significa selecionado) refere-se

habilidade dessas protenas ligarem-se seletivamente e reversivelmente a carboidratos

(SHARON & LIS, 2002). Ao contrrio dos anticorpos, no so produtos de uma resposta imune.

A nfase que dada quanto origem no-imunolgica das lectinas serve para distingui-las de

anticorpos anticarboidratos que aglutinam clulas. Os anticorpos so estruturalmente similares,

enquanto as lectinas diferem entre si quanto composio aminoacdica, requerimentos de

metais, peso molecular e estrutura tridimensional (VAN DAMME et al., 1998).

A rota biossinttica de muitas lectinas de plantas segue a seguinte via secretora: as

lectinas so sintetizadas pelos ribossomos, entram no retculo endoplasmtico, so transportadas

para o complexo de Golgi, de onde vo para os vacolos, ficando a armazenadas (ibid.).

As lectinas so definidas como protenas de origem no imune que se ligam de maneira

reversvel a carboidratos ou substncias que contenham acares, tais como glicoprotenas. Tm

capacidade em aglutinar clulas e/ou precipitar glicoconjugados devido a sua capacidade

especfica de reconhecimento e ligao sem, entretanto, alterar a estrutura de nenhum glicosil

ligante (GOLDSTEIN et al., 1978; LIENER et al, 1986).

As lectinas foram descritas inicialmente por STILLMARK (1988), que observou a

aglutinao de hemcias quando estudava o efeito txico de extratos de semente de mamona

(Ricinus communis) sobre o sangue, sendo que posteriormente se confirmou que o material

responsvel pela hemaglutinao era uma protena, a qual foi chamada posteriormente de ricina.

Atualmente, se sabe que a ricina na verdade uma complexa mistura de molculas txicas e

lectinas no-txicas.

Estas protenas tm sido encontra as em larga escala, em uma variedade de formas de

vida microrganismos, mamferos e vegetais - sendo que aquelas encontradas nos vegetais

superiores tm sido mais estudadas (GILBOAGARBER et al, 1977; OTTENSOOSER et al,

1974).

Dentre os papis biolgicos detectveis nas lectinas, podemos citar sua ao fungicida,

antimicrobiana e inseticida, alm de mimetizar as lectinas humanas e estimular clulas do

sistema imune (FREIRE, 2003).

1. Fontes de Lectinas

Lectinas esto largamente distribudas na natureza, sendo encontradas em seres

unicelulares (IMBERT et al., 2004), animais (MOURA et al., 2006) e vegetais (LEITE et al.,

2005). Em vegetais, as lectinas so freqentemente isoladas de sementes (LATHA et al., 2006)

e, em menores propores, de outros tecidos vegetais, tais como folhas (COELHO & SILVA,

2000), cascas (INA et al., 2005), razes (WANG & NG, 2006) e flores (SUSEELAN et al.,

2002). As lectinas de plantas que so produzidas em rgos de estocagem (sementes, na maioria,

mas tambm tubrculos, bulbos e razes, dependendo da planta) dominam o cenrio da

lectinologia por serem encontradas em quantidades preparativas.

As lectinas mais estudadas so da famlia Leguminosae. Entretanto, muitas lectinas de

outras famlias tambm tm sido frequentemente isoladas e caracterizadas como, por exemplo,

lectinas de Solanaceae (PEUMANS et al., 2003), Cucurbitaceae (PLA et al., 2004),

Amaranthaceae (PORRAS et al., 2005), Cactaceae (ZENTENO et al., 1995), Euphorbiaceae

(WITTSUWANNAKUL et al., 1998), Labiateae

(FERNNDEZ-ALONSO et al., 2003),

Moraceae (MOREIRA et al., 1998) e Urticaceae (KAVALALI, 2003), entre diversas outras.

Dentro de Anacardiaceae, Viana (2002) isolou a lectina de entrecasca da aroeira-da-praia,

Schinus terebinthifolius, que, dentre outras atividades biolgicas, foi capaz de induzir a liberao

de perxido de hidrognio por macrfagos. Maciel (2000) purificou a lectina da entrecasca do

cajueiro-roxo, Anacardium occidentale, e Oliveira et al. (2000) detectaram a presena de lectinas

em Spondias tuberosa, o umbuzeiro. Em Mangfera indica (mangueira) encontrada uma

aglutinina com atividades semelhantes a das lectinas, capaz de aglutinar clulas de bactrias

(WAUTERS et al., 1995).

2. Deteco e especificidade

As lectinas so, em sua maioria, de ou polivalentes e so capazes de formar pontes entre

carboidratos ou glicoprotenas, que se apresentam em soluo ou ligadas membrana celular

(CORREIA et al., 2008) (Figura 3).

A presena de lectinas em uma amostra pode ser facilmente detectada a partir de ensaios

de aglutinao, nos quais elas interagem com carboidratos da superfcie celular atravs de seus

stios, formando diversas ligaes reversveis entre clulas opostas (Figura 4). As lectinas podem

aglutinar diversos tipos de clulas. O ensaio mais comumente utilizado o de hemaglutinao, o

qual realizado atravs de uma diluio seriada da amostra contendo lectina e de posterior

incubao com eritrcitos; a rede formada entre os eritrcitos constitui o fenmeno de

hemaglutinao. O inverso da maior diluio em que se observa a hemaglutinao (ttulo)

corresponde atividade hemaglutinante (AH) (SANTOS et al., 2005).

Figura 1. Representao esquemtica da ligao da lectina a um carboidrato (A). As linhas

pontilhadas representam pontes de hidrognio. Fonte: Kennedy et al. (1995).

Para assegurar que o agente aglutinante uma lectina, so necessrios ensaios

subseqentes de inibio (IAH) da AH, utilizando-se uma soluo do carboidrato ligante (WU, J.

H. et al., 2006). Os eritrcitos utilizados podem ser de humanos ou de animais, os quais podem

ser tratados enzimaticamente (com tripsina, papana, entre outras) ou quimicamente (com

glutaraldedo ou formaldedo), aumentando ou no a sensibilidade das clulas lectina

(SANTOS et al., 2005; COELHO & SILVA, 2000).

Figura 2. Representao esquemtica de aglutinao por lectinas, baseada em Kennedy et

al.(1995). Lectina , e seus ligantes de superfcie da clula , carboidratos ou

no-carboidratos, ligantes ou no.

A grande maioria de lectinas de plantas apresenta especificidade por carboidratos simples

(monossacardeos) ou complexos (oligossacardeos e glicanas), os quais podem ser de origem

vegetal ou no, como N-acetilglicosamina e cidos N-glucurnico, galacturnico, xilurnico, L-

idurnico, silico e N-acetilmurmico (VAN DAMME et al., 1998).

De acordo com Sharon & Lis (1990), algumas lectinas apresentam interaes mais fortes

com oligossacardeos em comparao com monossacardeos, outras so quase exclusivas para

oligossacardeos. Dessa forma, as lectinas podem ser classificadas com especificidade para

monossacardeo ou para oligossacardeo (Tabela 1) (PEUMANS & VAN DAMME et al., 1998).

As lectinas podem apresentar especificidade para eritrcitos, como a lectina de jujube,

Zizyphus mauritiana (GUPTA & SRIVASTAVA, 1998), que s aglutina eritrcitos humanos, ou

as lectinas do caranguejo Charybdis japonica (UMETSU et al., 1991) e do cogumelo Marasmius

oreades (WINTER et al., 2002), especficas para eritrcitos do tipo B. Outras lectinas, no

entanto, so caracterizadas como no especficas para grupos sanguneos (SITOHY et al., 2007).

TABELA 1. FAMLIAS DE LECTINAS DE PLANTAS: OCORRNCIA E ESPECIFICIDADE

Famlia Ocorrncia (nmero de

lectinas identificadas)

Especificidade

Leguminosae >100 Manose/glicose; Fucose;

Gal/GalNAc; (GlcNAc)n;

cido Silico

Ligadoras de quitina >100 (GlcNAc)n GlcNAc

Ligadoras de manose de

monocotiledneas

>50

Manose

Cucurbitaceae

Jacalina 20 Gal/GalNAc

Sia2-6Gal/GalNAc

Gal: galactose; GalNAc: N-acetilgalactosamina; GlcNAc: N-acetilglicosamina

3. Purificao de Lectinas

Mtodos comuns utilizados na purificao de protenas so aplicados para purificar as

lectinas. Extratos podem ser feitos a partir de uma soluo salina, como no caso do isolamento da

lectina das sementes de corticeira, Erythrina speciosa, (KONOZY et al., 2003) ou usando

tampes, como na obteno das lectinas de cotildones de pau-serrote, Luetzelburgia auriculata,

(OLIVEIRA et al., 2002), dos tubrculos de tupinambo, Helianthus tuberosus, (SUSEELAN et

al., 2002), e da entrecasca da seringueira, Hevea brasiliensis, (WITITSUWANNAKUL et al.,

1998), sabugueiro, Sambucus racemosa, (ROJO et al., 2003), e amoreira, Morus nigra (ROUG

et al., 2003).

Para a preparao do extrato, o material submetido extrao sob perodo de tempo e

condies de temperatura estabelecidas, sob agitao constante. A partir do extrato bruto, as

protenas podem ser isoladas por alguns mtodos, tais como o fracionamento de protenas com

sais. O sulfato de amnio, altamente hidroflico, remove a camada de solvatao das protenas

fazendo com que as mesmas se precipitem (DELATORRE et al., 2006).

As lectinas parcialmente purificadas pelo tratamento salino so geralmente submetidas ao

processo de dilise em membranas semipermeveis, mtodo baseado na separao de molculas

por diferenas de peso molecular; as protenas ficam retidas dentro da membrana enquanto

molculas menores (como carboidratos ou sais), presentes na amostra, passam para a soluo

solvente (THAKUR et al., 2007).

As lectinas podem ser purificadas homogeneidade atravs de cromatografia de

afinidade (SUN et al, 2007), cromatografia de troca inica (SANTI-GADELHA et al., 2006) ou

cromatografia de gel filtrao (MOURA et al., 2006). O que varia, principalmente, so as

matrizes que so utilizadas nessas cromatografias, cuja escolha depende da especificidade a

carboidratos (cromatografia de afinidade), carga lquida (cromatografia de troca inica) e

tamanho molecular da protena (cromatografia de gel filtrao).

A cromatografia de afinidade, tcnica mais amplamente utilizada tem como princpio de

separao a habilidade das lectinas se ligarem especificamente a suportes polissacardicos,

atravs de ligaes no-covalentes. A protena desejada obtida com alto grau de pureza,

alterando-se as condies de pH, fora inica ou pela eluio com uma soluo contendo um

competidor (PEUMANS & VAN DAMME, 1998).

O isolamento de lectinas estimulado pela sua potencial utilizao em diversas reas da

medicina clnica, bem como em pesquisa qumica e biolgica (DURHAM & REGNIER, 2006;

BIES et al., 2004).

4. Caractersticas estruturais das lectinas

A especificidade de lectinas de plantas a carboidratos primeiramente determinada pela

estrutura tridimensional dos seus stios de ligao que se apresentam conservada a nvel

aminoacdico, dentro de famlias de lectinas (PEUMANS & VAN DAMME et al, 1998). As

lectinas exibem uma elevada homologia em seus resduos de aminocidos, incluindo aqueles

envolvidos na ligao a carboidratos e a maioria dos que coordena os ons metlicos, necessrios

integridade das subunidades e ao correto posicionamento dos resduos para a ligao

(SPILATRO et al., 1996).

Com base na estrutura geral das protenas, as lectinas de plantas tm sido subdivididas em

merolectinas, hololectinas, quimerolectinas e superlectinas (PEUMANS & VAN DAMME et al.,

1998). Merolectinas so aquelas que possuem apenas um domnio para ligao a carboidratos.

So monovalentes e por isso no podem precipitar glicoconjugados ou aglutinar clulas.

Hololectinas tambm possuem domnio especfico para ligao a carboidratos, mas contm, pelo

menos, dois domnios idnticos ou mais domnios homlogos ligantes a acares; sendo di ou

multivalentes, aglutinam clulas e/ou precipitam glicoconjugados. A maioria das lectinas de

plantas pertence a esse grupo.

Quimerolectinas so protenas com um ou mais domnios de ligao a carboidratos e um

domnio no-relacionado. Esse domnio diferente pode ter uma atividade enzimtica bem

definida ou outra atividade biolgica, mas age independentemente dos outros domnios de

ligao a carboidratos. Superlectinas consistem exclusivamente de pelo menos dois domnios de

ligao a acares diferentes. Esse pode ser considerado um grupo especial de quimerolectinas,

consistindo de dois domnios estruturalmente e funcionalmente diferentes de ligao a

carboidratos (VAN DAMME et al., 1996).

5. Lectinas ligadoras de Quitina

Lectinas ligadoras de quitina tm sido isoladas de diversas fontes, incluindo bactrias,

insetos, plantas e mamferos. Muitas delas apresentam atividade antifngica, uma vez que a

quitina o componente-chave da parede celular de fungos (TRINDADE et al., 2006; SITOHY et

al., 2007).

Lectinas de plantas, em particular, tm sido estudadas sob vrios aspectos, incluindo seu

potencial antifngico, devido sua atuao em proteger as plantas, podendo ser exploradas

atravs da introduo de material gentico que codifique a expresso deste tipo de lectina atxica

ao homem (VAN DAMME et al, 1996; FIELDS & KORUNIC, 2000).

As lectinas ligantes de quitina tambm tm sido estudadas do ponto de vista estrutural. As

mais estudadas so aquelas pertencentes famlia das hevenas, assim chamadas por possurem

em comum o domino hevenico como motivo estrutural de reconhecimento da quitina. A

hevena uma lectina constituda por 43 aminocidos (cerca de 4,5 kDa), encontrada na

seringueira (Hevea brasiliensis). especialmente rica em resduos de glicina e cistena e sua

estrutura mantida por 4 pontes dissulfeto, o que lhe confere uma estabilidade notvel,

caracterstica que se estende s demais lectinas da famlia das hevenas. Mesmo depois de

aquecida a 90 C por 10 minutos, a hevena ainda inibe o crescimento de fungos (NEUMANN et

al., 2004).

6. Propriedades biolgicas e potencial biotecnolgico de lectinas

As lectinas, por terem a habilidade de se ligar a mono e oligossacardeos, apresentam uma

variedade de efeitos biolgicos, alguns dos quais servindo como base para a aplicao de lectinas

na investigao de atividades qumicas e biolgicas, tais como ao contra insetos (COELHO et

al., 2007), fungos (SITOHY et al., 2007), bactrias (SANTI-GADELHA et al., 2006) e inibio

do crescimento de clulas tumorais (PETROSSIAN et al., 2007).

A observao de que a lectina com atividade antifngica isolada de Phaseolus vulgaris

exerceu forte ao inibitria sobre a protease HIV-1 (NG et al., 2002) mais um exemplo do

potencial aplicativo dessas protenas.

Lectinas tm sido utilizadas na deteco e separao de glicoconjugados (PAIVA et al.,

2003); na determinao de tipos sanguneos e diagnsticos de processos de desenvolvimento,

diferenciao e transformao neoplsica (LI et al., 2007, in press) e no tratamento de condies

pr-cancerosas (WROBLEWSKI et al., 2001).

A lectina de Cratylia mollis (feijo camaratu) foi capaz de isolar a enzima lecitina

colesterol aciltransferase, importante no metabolismo do colesterol (LIMA et al., 1997); o

complexo pde ser, ento, utilizado para o estudo de glicoprotenas de soro humano.

Algumas lectinas de planta apresentam ao inseticida, o que possibilita o uso destas

protenas como bioinseticida, atuando sobre larvas de insetos que causam danos produo

agrcola (MACEDO et al., 2007).

Devido ao fato de algumas lectinas possurem habilidade para mediar mucoadeso,

citoadeso e citoinvaso de drogas (GABOR et al., 2004), essas molculas tm sido exploradas

em sistemas de liberao de drogas. Lectina de folhas de Bauhinia monandra (pata-de-vaca) e a

lectina de Lens culinaris (lentilha) foram incorporadas e tambm adsorvidas na superfcie de

nanopartculas, mostrando ser ferramentas potenciais em medicamentos de administrao oral,

com liberao controlada (RODRIGUES et al., 2003).

Algumas lectinas so capazes de atuar sobre linfcitos, fazendo com que tais clulas

passem de um estado quiescente para um estado de crescimento e proliferao. A lectina da

babosa Aloe arborescens (KOIKE et al, 1995) e a lectina de semente de Cratylia mollis

(MACIEL et al., 2004) so alguns exemplos de lectinas com atividade mitognica que podem ser

utilizadas em ensaios in vitro.

7. Atividade Antimicrobiana de lectinas

Muitas substncias, inclusive protenas, esto sendo avaliadas quanto ao seu efeito

antimicrobiano. As protenas antimicrobianas, em animais, constituem parte do sistema imune

inato. Em plantas, elas tambm esto envolvidas no mecanismo de defesa (YE & NG, 2001).

Protenas isoladas de tecidos vegetais mostraram forte atividade antibacteriana (ORDEZ et al.

2006) e antifngica (WANG & NG 2003; WANG & BUNKERS, 2000).

A habilidade que lectinas de plantas tm em reagir com carboidratos expostos na

superfcie celular de micrbios tornou possvel o emprego dessas biomolculas como sondas-

diagnstico para identificao de bactrias patgenas, que esto baseadas na reao de

aglutinao seletiva entre lectina e bactria (DOYLE & SLIFKIN, 1994).

Ratanapo et al. (2001) mostraram a interao de duas lectinas com especificidade para

cido N-glicosilneuramnico contra bactrias fitopatognicas, propondo uma possvel funo na

defesa de plantas.

Lectinas parcialmente purificadas a partir de sete plantas medicinais do Sul da frica

foram avaliadas quanto ao efeito antibacteriano frente s bactrias Staphylococcus aureus e

Bacillus subitilis atravs de mtodo de aglutinao, apresentando efeito inibitrio no crescimento

das mesmas (GAIDAMASHVILI & VAN STANDEN, 2002).

Athamna e colaboradores. (2006) analisaram os diferentes padres de aglutinao de

bactrias promovidas por 23 lectinas e mostraram que a interao lectina-bactria uma boa

ferramenta para identificar rapidamente espcies de Mycobacterium. Alm disso, a atividade

antimicrobiana de lectinas (RATANAPO et al., 2001) estimula a avaliao delas como novos

antibiticos.

As lectinas possuem a capacidade de se ligarem especificamente a hifas fngicas e

atuarem impedindo o consumo de nutrientes e a incorporao de precursores necessrios para o

crescimento do fungo. Atuam ainda sobre a germinao de esporos fngicos, provavelmente num

estgio muito inicial do processo, inibindo-a, de modo que h um prolongamento do perodo

latente que precede a germinao (LIS & SHARON, 1981).

Atividade antifngica foi observada em uma lectina isolada de sementes de Castanea

mollissima (castanha-da-China) frente aos fungos B. cinerea, M. arachidicola e Physalospora

piricola (WANG & NG, 2003), bem como na lectina de sementes de Talisia esculenta

(pitombeira), a qual inibiu o crescimento dos fungos F. oxysporum, Colletotrichum

lindemuthianum e Saccharomyces cerevisiae atravs da interao da lectina com as estruturas

dos fungos (FREIRE et al., 2002). Xu et al. (1998) purificaram e caracterizaram uma lectina da

Gastrodia elata, que inibiu o crescimento de hifas dos fungos fitopatgenos Valsa ambiens,

Rhizoctonia solani, Gibberella zeae, Ganoderma lucidum e B. cinerea.

Lectinas tambm tm sido usadas com grande sucesso como indicadores de fungos, uma

vez que esses compostos so altamente especficos aos carboidratos presentes na parede celular

dos mesmos (ZABEL & MORRELL, 1992). O conhecimento do perfil sacardico na superfcie

fngica habilita o uso de lectinas como promissoras sondas celulares, que podem servir como

carreadores de agentes antifngicos que utilizam como alvos especficos, os carboidratos

existentes na superfcie da clula do microorganismo (LEAL et al., 2007).

8. Atividade Antitumoral de Lectinas

De acordo com De Meja EG & Prisecaru VI, 2005, lectinas resistentes a digesto e que

conseguem manter sua conformao e funcionalidade durante a sua passagem pelo intestino so

capazes a se ligar as clulas gastrintestinais ou conseguem chegar intactas ao sistema

circulatrio. Foram detectadas em lectinas diversas atividades ainticancergena em teste in

vitro, in vivo em estudos de casos humanos. O princpio teraputico genrico das lectinas

anticarcinognicas consiste, dada a sua funo de ligar-se a carboidratos de membranas, em a

protena se ligar a membrana da clula mutante ou aos seus receptores causando apoptose por

intensa aglutinao e, consequentemente ocorre a diminuio do tumor. Em estudos diversos,

tambm foi verificado que a ingesto de lectinas acaba por interferir nas poliaminas (pool

disponvel) frustrando o crescimento de tumores malignos.

Consideraes

As complicaes decorrentes de infeces por fungos ou bactrias um desafio para a

medicina bem como, a busca de produtos bioativos que venha a mitigar esses tipos de infeces

se perpetua como um grande desafio da cincia at os dias atuais.

Assim, o desenvolvimento de pesquisas que visem a deteco e purificao e

caracterizao de lectinas tornam-se um grande aliado na cincia na busca de compostos que

possa combater as infeces por microrganismos patolgicos que possuam parede celular.

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