mở đầu của cuốn sách kinh điển “Tính đặc hiệu của các phản ứng huyết thanh”. Khả năng phân biệt hồng cầu của các nhóm máu khác nhau của các agglutinin thực vật đã được đề xuất cho chúng một cái tên là lectin, từ tiếng Latin “legere”, có nghĩa là chọn lọc. Thuật ngữ này được tổng quát hóa để 11 bao gồm tất cả các agglutinin đặc hiệu với các phân tử đường, bất kể chúng có nguồn gốc từ đâu hoặc đặc hiệu với các nhóm máu như thế nào. Lectin là các protein hoặc glycoprotein có khả năng liên kết thuận nghịch với carbohydrate nhưng không làm thay đổi cấu trúc cộng hóa trị của carbohydrate [17].
Liên kết giữa lectin với carbohydrate bao gồm các liên kết như liên kết hydro, tương tác kỵ nước và Van der Waal [18]. Lectin có khả năng ngưng kết các dạng hồng cầu người và động vật khác nhau [19]. Vì vậy, đặc tính ngưng kết hồng cầu của lectin là yếu tố cơ bản để phân biệt lectin với các protein khác. Trong tự nhiên, lectin có mặt trong nhiều loại các sinh vật như động vật, thực vật bậc cao, tảo, nấm, động vật nguyên sinh, nấm men, nấm, san hô, động vật không xương sống và động vật có xương sống [20].
Do có khả năng liên kết đặc hiệu với các cấu trúc carbohydrate khác nhau trên bề mặt tế bào ung thư hoặc trên lớp vỏ vi khuẩn và virus, lectin không chỉ được dùng cũng như thuốc thử trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu, mà còn đang hứa hẹn sử dụng trong các liệu pháp chữa bệnh ung thư và kháng virus [21].2 Sự phân bố của lectin trong sinh giới 1.1 Sự phân bố lectin trong giới thực vật Lectin được phân bố rất rộng rãi ở thực vật bậc cao và được định khu khá rộng trong các cơ quan như thân, lá và hạt. Tác giả Allen và Brillantine (1969), đã tiến hành điều tra ở 2.663 loài thực vật và kết quả cho thấy có 800 loài chứa lectin, trong đó các cây họ Đậu (Fabaceae) chiếm trên 600 loài [22]. Ngoài các cây họ Đậu có số lượng loài lớn nhất có chứa lectin, một số thực vật khác như họ Lan (Orchidaceae), họ Trinh nữ (Mimosaceae), họ Thủy tiên (Amaryllidaceae) và họ Hòa thảo (Poceae) cũng có chứa lectin [23]. Ở Việt Nam, một số tác giả đã tiến hành điều tra sơ bộ các loại đậu đang được trồng phổ biến, kết quả cho thấy có tới 60% các loài có chứa lectin [24].
Lectin từ họ Dâu tằm (Moraceae), Mít và một số loài khác như Chay (Artocarpus tonkinensis), Sakê chi Artocarpus (Artocarpus incia) đều chứa lectin có hoạt tính NKHC rất cao [25]. Không chỉ ở thực vật bậc cao, các nghiên cứu cũng cho thấy sự có mặt của lectin ở nhiều loài của thực vật bậc thấp như ở một số loài Nấm (Fungi), Địa y (Lichenes) và Rong (Algae). Báo cáo đầu tiên về lectin từ rong biển là 12 của Boyd và cộng sự vào năm 1966 tại vùng biển Puerto Rico của Mỹ [26], từ đó đến nay đã có hàng loạt các báo cáo về sự có mặt của lectin trong rong biển ở nhiều quốc gia khác nhau như: Anh, Nhật, Brazil, Hàn Quốc, Việt Nam…[27]. Mặc dù còn rất nhiều loài thực vật chưa được nghiên cứu nhưng các dẫn liệu khoa học trên đây cũng đã chứng tỏ rằng lectin là protein khá phổ biến trong giới thực vật [28].2 Sự phân bố lectin trong giới động vật Lectin có nguồn gốc từ động vật cũng được phát hiện khá sớm.
Lectin trong giới động vật được phát hiện đầu tiên từ một loài sam biển Châu Mỹ (Limulus polyphemus). Sau đó, một số loài động vật thuộc lớp Giáp xác và các loài động vật thuộc ngành Ruột khoang cũng đã được tiến hành điều tra. Ở Việt Nam, khi khảo sát 30 loài thuộc ngành Ruột khoang ở vùng biển Nha Trang - Khánh Hòa xuất hiện 10 loài có chứa lectin [28]. Trong khi đó ở một số loài động vật có xương sống, lectin cũng đã được khảo sát như lớp Cá (Osteichthye), lớp Lưỡng cư (Amphibia), lớp Bò sát (Reptila), lớp Chim (Aves) và lớp Thú (Mammalia).
Ngoài ra, còn có một số dạng lectin khác từ huyết tương cá chình (Anguilla rastiata) hay trứng cá vược (Perca piuviatitis)…. Một kết quả nghiên cứu khá thú vị là ở mô người như mô cơ và các cơ quan của cơ thể người như tim, phổi và các tế bào của hệ miễn dịch cũng chứa lectin. Như vậy, có khá nhiều loài động vật có chứa lectin. Đó cũng là bằng chứng về tính phổ biến của lectin trong sinh giới [29].3 Lectin có nguồn gốc vi sinh vật Lectin đầu tiên từ vi sinh vật được phát hiện vào năm 1942, khi Hirst và cộng sự đã tìm thấy virus có chứa chất làm ngưng kết tế bào hồng cầu gà [28].
Sau này, một số công trình khoa học của Bruoly (1948), Stone (1949) và Bruet (1951) cũng đã phát hiện thấy lectin ở một số loài virus khác [30]. Trên đối tượng là vi khuẩn E. coli, Ofek và cộng sự đã cho biết: trên bề mặt của tế bào vi khuẩn này có chứa chất có khả năng gây ngưng kết tế bào. Hoạt tính này mất đi khi có mặt một số loại đường như galactoza và dẫn xuất amin của nó [31].2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LECTIN TỪ RONG BIỂN TRÊN THẾ GIỚI Trong vài thập niên qua, đã có nhiều công bố về kết quả sàng lọc lectin từ rong biển ở các khu vực khác nhau trên thế giới như ở Anh [3], [32], [33], [34], Nhật bản [35], Tây Ban Nha [36], Hoa Kỳ [37], [38], Brazil [39], [40], [41], Pakistan [42], Trung Quốc [43], Việt Nam [13], [15], Ấn độ [44], Nam cực [45] và hơn 800 mẫu rong biển đã được sàng lọc hoạt tính ngưng kết hồng cầu, trong số đó khoảng 60 % mẫu được thông báo có chứa lectin, tuy nhiên số lượng lectin được tinh chế vẫn còn ít so với lectin từ thực vật bậc cao.
Các nghiên cứu về đặc tính cho thấy rằng lectin từ rong biển khác với lectin từ thực vật bậc cao trong các tính chất hóa-lý và hóa sinh. Hầu hết lectin từ rong biển có một số đặc tính chung như tồn tại ở dạng monomer, có khối lượng phân tử nhỏ hơn lectin từ các nguồn khác, bền nhiệt và hoạt tính không bị ảnh hưởng bởi các kim loại hóa trị 2, có ái lực cao với các glycoprotein nhưng không với các monosaccharide [46], [47]. Do có khối lượng phân tử thấp, vì vậy khi sử dụng lectin từ rong biển trong y học ít tạo ra kháng nguyên so với lectin từ các nguồn khác [48].1 Một số tính chất lý, hóa và sinh học của lectin từ rong biển 1.1 Tính tan và kết tủa Cũng giống như lectin từ thực vật bậc cao hay động vật, lectin từ rong biển hòa tan được trong nước nhưng chúng dễ tan hơn trong các dung dịch muối loãng. Lectin có bản chất là protein nên chúng dễ bị kết tủa bởi một số tác nhân hóa học như ethanol, acetone và một số muối trung tính ở nồng độ cao.2 Đặc tính liên kết cacbohydrat của lectin Phụ thuộc vào nguồn gốc rong biển, hoạt tính ức chế sự ngưng kết hồng cầu của lectin thì đa dạng (Bảng 1.
Hoạt tính ngưng kết hồng cầu của lectin từ rong biển thường bị ức chế mạnh bởi các glycoprotein và glycopeptide khác nhau. Do đó, dựa trên đặc tính liên kết của chúng với glycoprotein, các lectin từ rong biển được chia làm 3 loại là loại đặc hiệu N-glycan dạng phức, đặc hiệu N-glycan dạng high-mannose hoặc đặc hiệu cả 2 14 dạng. Tuy nhiên, cũng có một vài lectin từ rong biển có đặc tính liên kết với các đường đơn monosaccharide và các dẫn xuất của chúng. a/ Lectin liên kết với N-glycan dạng phức Một số lectin thể hiện tính đặc tính đối với các chuỗi đường thuộc loại N-glycosidic [49], trong khi một số ít là đặc hiệu với O-glycan [13].
Hoạt tính ngưng kết hồng cầucủa các lectin từ rong E. PSM làmột glycoprotein dạng O-glycan có các gốcN-acetyl galactosamine (GalNAc) ở vị trí cuối cùng của chuỗi carbohydrate[51]. Lectin từ rong Hypnea japonica có đặc tính liên kết với N-glycans dạng phức như transferrin, fetuin và α1-acid glycoprotein hoặc O-glycan (fetuin và mucin), nhưng không liên kết với N-glycan dạng high- mannose [2], [55]. Tương tự, các lectin từ rong Hypnea valentiae, H.
nidulans và Gracilaria salicornia thì đặc hiệu cho O-glycan và hoạt tính ngưng kết hồng cầu của chúng bị ức chế mạnh bởi asialofetuin mang cả N-glycan phức tạp và O-glycan cũng như bovine stomach mucin và dẫn xuất của chúng [13] (Bảng 1. b/ Lectin liên kết với N-glycan dạng high-mannose Một số lectin từ các loài rong đỏ, carrageenophyte, như Eucheuma serra [2], Kappaphycus alvarezii [13], Kappaphycus striatum [6], Eucheuma denticulatum [7] và Soliera filiformis [8] có đặc tính liên kết nghiêm ngặt các các N-glycan dạng high-mannose nhưng không liên kết với monosaccharide (Bảng 1. c/ Lectin liên kết với cả hai N-glycan dạng high-mannose và dạng phức Lectin từ Carpopeltis flabellata [49], [56] và S. robusta [35]có thể liên kết với cả N-glycan dạng high-mannose và N-glycan dạng phức (Bảng 1.
d/ Lectin liên kết với đường đơn monosaccharide Hầu hết các lectin từ rong biển đều có ái lực cao hướng đến các glycoprotein. Tuy nhiên, cũng có một số lectin có ái lực với các monosaccharide và các dẫn xuất của chúng. flabellata bị ức chế bởi rhamnose [49]. filicina PFL [57] và 15 V.3 Điểm đẳng điện và hàm lượng axit amin Lectin từ rong biển có điểm đẳng điện thấp (pIs), thường nằm trong phạm vi từ 4 đến 6 (Bảng 1.
Lectin từ rong biển chiếm tỉ lệ cao của axit amin dạng axit (axit aspartic và axit glutamic) và tỉ lệ thấp axit amin dạng bazơ (arginine, histidine và lysine) [46], [51], [59].4 Trọng lượng phân tử Lectin từ rong biển thường có khối lượng phân tử thấp và tồn tại ở dạng monomer như các lectin từ C. cornia [54], Griffithsia sp.Tuy nhiên, một lectin có cấu trúc dimer như lectin từ rong P. gunneri [68]; hoặc cấu trúc tetramer như lectin từ rong G. Dựa trên các tính chất hóa lý và hóa sinh, Rogers và Hori [47] đã phân loại lectin thành ba loại: (a) lectin có khối lượng phân tử thấp đặc hiệu cho glycoprotein và không đòi hỏi cation hóa trị hai cho hoạt tính sinh học.
(b) lectin đặc hiệu monosacharide vớikhối lượng phân tử trung bìnhvà không đòi hỏi cation hóa trị hai cho hoạt tính sinh học. (c) lectin đặc hiệu monosacharide (MW ˃ 64.000) đòi hỏi cation hóa trị hai cho hoạt tính sinh học (Bảng 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của lectin 1.1 Ảnh hưởng của pH Hoạt tính ngưng kết hồng cầu của các lectin từ rong biển như lectin từ E. denticulatum [6], [7] ổn định trong phạm vi pH rộng từ 3 đến 10. Bên cạnh đó, một số lectin có độ ổn định pH trong phạm vi hẹp từ 6 16 đến 8, như các lectin từ P.
crinitus [66] và mất hoạt tính khi pH nằm ngoài phạm vi trên.