Lunazyna – peptyd występujący w soi i niektórych ziarnach zbóż. Od 1996 roku jest obiektem badań dotyczących mechanizmów epigenetycznych, a także: raka, ALS, cholesterolu i chorób sercowo-naczyniowych oraz stanu zapalnego i odpowiedzi immunologicznej. Ze względu na swoją biodostępność, lunazyna wydaje się wykazywać jeszcze szerszy, niż opisywano w literaturze powstałej do 2019 roku, wachlarz aktywności biologicznych. Obok potwierdzonych w licznych badaniach, przeprowadzonych już w latach 2008–2012 właściwości antynowotworowych, na uwagę zasługują również: zdolność lunazyny do wpływania na zmniejszenie odpowiedzi zapalnej komórek, wpływu na układ immunologiczny i nerwowy.
Odkrycie Lunazyna jest białkiem roślinnym, rzadko spotykanym w przyrodzie. W natywnej komórce występuje zawsze w formie kompleksu i wraz z większą podjednostką bogatą w metioninę, z peptydem sygnalnym i łącznikowym stanowi białko – albuminę 2 S. W formie opisanej przez odkrywców znajdowano ją dotąd w ziarnach wszystkich odmian soi, a w ilościach śladowych stwierdzano obecność agregatów bliźniaczo podobnych do lunazyny, które mimo niepełnej homologii wykazywały zbliżone właściwości - również w jęczmieniu, pszenicy, życie, pszenżycie, owsie i ryżu. Lunazyna i peptydy o budowie niemal identycznej, bo różniącej się zazwyczaj tylko jednym aminokwasem, występują zarówno w ziarnach pochodzących z kontynentów amerykańskich, jak i ze starych kontynentów.
Ten polipeptyd został pierwotnie wyizolowany, oczyszczony i sekwencjonowany z nasion soi w 1987 roku przez japońskich naukowców pod kierunkiem Shoji Odaniego, którzy jednak nie przypisali mu aktywności biologicznej, ani innych konkretnych właściwości, opisując go jako element frakcji albumin 2S, zawierający 43 aminokwasy i zwracając szczególną uwagę na niezwykłą poli-(kwas L-asparaginowy)-sekwencję tego peptydu na końcu karboksylowym. Późniejsze badania Alfredo Galveza i Benito de Lumena na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley pozwoliły już dokładnie zaklasyfikować ten peptyd jako podjednostkę albuminy 2S swoistej dla liścieni. Nazwę dla nowo odkrytego białka wzięto od wyrazu „lunas” z języka tagalskiego, który oznacza: „leczyć”. W późniejszych badaniach Galvez i de Lumen zidentyfikowali lunazynę jako klucz do różnych, udokumentowanych korzyści zdrowotnych soi i zbadali ją pod kątem wielu oddziaływań leczniczych: włączając profilaktykę raka, kontrolę cholesterolu, działanie przeciwzapalne, zdrowie skóry, wzmacnianie odporności organizmu oraz przeciwdziałanie starzeniu. alt=Sekwencja i funkcje fragmentów lunazyny|mały|Sekwencja aminokwasów i funkcje fragmentów lunazyny Lunazyna posiada unikalną sekwencję aminokwasową, w której można wyróżnić 3 fragmenty:
Koniec C zawierający 9 reszt kwasu asparaginowego – ze względu na ujemny ładunek elektryczny kwasu asparaginowego fragment ten wykazuje powinowactwo do zasadowego (dodatnio naładowanego) rdzenia histonu i to dzięki temu fragmentowi lunazyna posiada unikalne właściwości epigenetyczne. Sekwencja RGD – sekwencja 3 aminokwasów arginina-glicyna-kwas asparaginowy, sekwencja występująca również w białkach należących do macierzy poza komórkowej. Dzięki tej sekwencji lunazyna wykazuje powinowactwo do receptorów komórkowych – integryn; motyw ten umożliwia zarówno transport lunazyny do wnętrza komórki jak pośrednie oddziaływanie poprzez receptory (integryny) na komórki nowotworowe. Motyw helisy – jest sekwencją homologiczną do konstrukcji białkowych wiążących chromatynę, pozwalającą na interakcję lunazyny z histonami H3 i H4, co umożliwia jej realny wpływ na ekspresję genów.
Ze względu na występujące w cząsteczce albuminy mostki dwusiarczkowe, molekułę tę charakteryzuje zwarta budowa, co przekłada się na jej stosunkowo dużą odporność termiczną. Dodatkowo dzięki małej wielkości, lunazynę można zaliczyć do peptydów termostabilnych, co pozwala jej na zachowanie większości właściwości biologicznych nawet po podgrzaniu do 100 °C.
Lunazyna była pierwszym białkiem o dowiedzionym działaniu epigenetycznym. W wielu późniejszych badaniach ilustrowano na jej przykładzie epigenetyczne mechanizmy (przełączniki) kontroli ekspresji genów, co następuje w procesach modyfikacji histonów poprzez ich deacetylację oraz w procesach metylacji DNA. Dowiedziono następnie, iż lunazyna posiada zdolność dezaktywacji genów niekorzystnych dla ludzkiego zdrowia, poprzez realne upośledzanie ich odczytu w komórkach, a jednocześnie wykazuje działanie promujące odczytywanie genów pożądanych. Pojawiły się także hipotezy, oparte na analizie porównawczej podobnych mechanizmów epigenetycznych, które mówią, iż wszystkie pozytywne zmiany w epigenomie są dziedziczone przez potomków tych, u których zachodzą. Taki wpływ lunazyny na epigenom wywołał w Stanach Zjednoczonych trend do suplementowania się lunazyną rodziców planujących dziecko.
Acetylacja jest jedną z najważniejszych szlaków rozwoju nowotworu. Uszkodzenie DNA i przerwanie transkrypcji chromatyny wykazuje wyraźne powiązanie z występowaniem acetylacji specyficznych reszt lizyny na histonach, a w następstwie rozwoju raka. W normalnych okolicznościach histony H3 i H4 znajdują się w stanie deacetylacji lub stłumienia. Dlatego zmniejszona aktywność acetylotransferaz histonowych (HAT), jest zgodna ze zmniejszoną częstością występowania raka. Wykazano, że lunazyna hamuje HAT, hamując w ten sposób acetylację i pozytywnie regulując cykl komórkowy. Lunazyna w stężeniu 10 nmol/dm3 była zdolna do zmniejszenia acetylacji histonów do 25%; w opozycji, lunazyna w stężeniu <1 μmol/dm3 była w stanie zmniejszyć acetylację histonów H3 i H4 odpowiednio o 80 i 74%. Białko Rb, będące supresorem nowotworu współdziała z HDAC i utrzymuje deacetylowany stan histonów. W przypadku acetylacji przez HAT, lunazyna deacetyluje histony przerywając transkrypcję, indukując w ten sposób apoptozę (śmierć komórki). Deacetylowane histony są nieobecne w komórkach nierakowych, więc lunazyna nie była w stanie zakłócić proliferacji, ani spowodować apoptozy komórek nierakowych. W monitorowanym procesie cyklu komórkowego w obecności lunazyny, selektywnie zabijała komórki nowotworowe. Wykazano, że lunazyna wykazuje ograniczoną liczbę skutków ubocznych w porównaniu z innymi lekami.
W świetle badań lunazyna wydaje się jedną z najbardziej wydajnych (w stosunku dawkowanej masy do uzyskiwanych rezultatów), dotąd odkrytych substancji farmakologicznych. W badaniach respondenckich, prowadzonych wśród lekarzy i pacjentów w Holandii - metodami porównawczymi z innymi substancjami efektywnie podnoszącymi odporność organizmu ludzkiego, lunazyna stosowana w jednorazowej dawce 600 ng dawała efekty w postaci zwiększenia odporności na infekcje układu oddechowego znacząco lepsze od stosowanych w dawkach kilkaset do kilku tysięcy razy większych, porównywanych substancji aktywnych takich jak rutyna, inozyna, beta-(1,3/6) D-glukan, laktoferyna, cholekalcyferol, tokotrienole, niejonowe srebro koloidalne, kwas ellagowy, spirulina, ekstrakt z wątroby rekina oraz wiele innych ekstraktów roślinnych i kondensatów witaminowychhttp://sourceb.nl/files/4314/0067/9206/iz_roadmap_has.pdf.
Badania medyczne Biologiczna aktywność lunazyny została odkryta podczas pracy w laboratorium w UC Berkeley przez Galveza i de Lumena dzięki implantowaniu do innej rośliny genu kodującego albuminę 2 S.
Zainteresowanie badaniami biomedycznymi z udziałem lunazyny jest duże, ale wysoki koszt syntezy sprawia, że eksperymenty z użyciem lunazyny są trudne do zrealizowania. Ograniczenie to zostało częściowo pokonane dzięki opracowaniu metod izolowania wysoko oczyszczonej lunazyny z płatków białej soi, produktu ubocznego przetwarzania soi. W doświadczeniach laboratoryjnych i na zwierzętach, lunazyna wykazała działanie przeciwrakotwórcze, co sugeruje, że może mieć potencjał chemoprewencyjny.
Biodostępność lunazyny Symulacja trawienia żołądkowo-jelitowego lunazyny wykazała, że podczas gdy syntetyczna czysta lunazyna jest łatwo hydrolizowana przez pepsynę i pankreatynę, lunazyna w białku sojowym jest odporna na działanie tych enzymów. Badania biodostępności przeprowadzone na zwierzętach potwierdziły wstępne wyniki uzyskane w analizie in vitro. Pierwsze badania przeprowadzono na myszach i szczurach karmionych białkiem sojowym wzbogaconym w lunazynę. Dowiedziono, że 35% zjedzonej lunazyny osiąga docelowe tkanki i narządy w nienaruszonej i aktywnej postaci. Lunazyna z żyta i jęczmienia wykazała stabilność wobec trawienia in vitro przez pepsynę i pankreatynę. Natomiast wątroby, nerki i krew szczurów karmionych żytem lub jęczmieniem wzbogaconym w lunazynę zawierały peptyd, wykrywalny metodą western blot. mały|500px|alt=Lunazyna wchłaniana przez barierę żołądkowo-jelitową|Lunazyna jest wchłaniana przez barierę żołądkowo-jelitową i dociera do docelowych tkanek i narządów w nienaruszonym i bioaktywnym stanie.Legenda:A: Dystrybucja aktywności 3H-lunazyny w różnych tkankach i zawartości żołądkowo-jelitowej myszy po 3 h (białe), 6 h (czarne), 9 h (szare), 12 h (kreskowane) i 24 h (kropkowane) doustnego podania. B: Zdolność hamowania tworzenia ognisk w indukowanych karcynognenem komórkach fibroblastów: (a) grupa kontrolna komórek, (b) komórki traktowane karcynogenem (DMBA), (c) syntetyczna lunazyna, (d) lunazyna ekstrahowana z wątroby szczurów karmionych dietą bez dodatku lunazyny, (e) lunazyna ekstrahowana z wątroby szczurów z dietą wzbogacaną. Widoczny jest wpływ lunazyny na redukcję liczby ognisk
Wykonana już w 2009 roku próba kliniczna, skoncentrowana na ocenie biodostępności lunazyny u ludzi wykazała, że u zdrowych ochotników, 4,5% przyjmowanej lunazyny w postaci białka sojowego osiągnęło plazmę. Późniejsze (w tym także polskie) eksperymenty, w których stosowano kompleks sojowych białek albuminowych standaryzowany na 10-procentową zawartość lunazyny, wskazują na znacznie wyższą naturalną odporność użytego materiału badawczego na procesy trawienne. Molekuły lunazyny pozyskiwanej z soi metodą pozwalającą temu peptydowi na pozostanie w naturalnym kompleksie albumin 2S, charakteryzuje to, że cząsteczki inhibitorów proteazy chronią je przed hydrolizą pod wpływem działania najpierw pepsyny i pankreatyny, a potem całkowicie bronią je od degradacji pod wpływem trzustkowych endopeptydaz – trypsyny, chymotrypsyny i elastazy. Molekuły lunazyny w takim kompleksie wykazują znacznie większą biodostępność, mogącą wyrażać się nawet kilkudziesięcio-procentowym wskaźnikiem stanu plazmy, jaki osiągał monitorowany materiał badawczy.
Specyficzna budowa, a konkretnie aminokwasowa sekwencja RGD (arginina, glicyna i kwas asparaginowy) umożliwia niestrawionym peptydom lunazyny wiązanie się z powierzchnią komórek ludzkich i szybkie wnikanie do ich jąder. Eksperymenty przeprowadzone w latach 2016–2019 na Uniwersytecie Łotewskim wykazały zdolność lunazyny do pokonywania bariery układ krwionośny – mózg, nawet już wtedy, gdy podawana jest w formie wziewnej (donosowej).
Ostatnim czynnikiem, jaki wpływa na wysoką biodostępność lunazyny, jest jej odporność na czynniki denaturujące, zarówno termiczne, jak fizyczne i chemiczne. Potwierdzona w licznych eksperymentach doskonała biodostępność lunazyny rokuje na bardzo wysoką skuteczność leków, jakie mogą być w przyszłości wytwarzane na bazie tego peptydu.
Rola lunazyny jako peptydu chemoprewencyjnego