stringtranslate.com

Кристаллин

В анатомии кристаллин — это водорастворимый структурный белок , содержащийся в хрусталике и роговице глаза, что обеспечивает прозрачность структуры. [1] Он также был обнаружен в других местах, таких как сердце, и в агрессивных опухолях рака молочной железы. [2] [3] Поскольку было показано, что повреждение хрусталика может способствовать регенерации нервов, [4] кристаллин стал областью нейронных исследований. На данный момент было продемонстрировано, что кристаллин β b2 (crybb2) может быть фактором, способствующим развитию нейритов . [5]

Функция

Основная функция кристаллинов, по крайней мере, в хрусталике глаза, вероятно, заключается в увеличении показателя преломления , не препятствуя при этом свету. Однако это не единственная их функция. Стало ясно, что кристаллины могут выполнять несколько метаболических и регуляторных функций как внутри хрусталика, так и в других частях тела. [6] В настоящее время больше белков, содержащих домены βγ-кристаллина, охарактеризованы как кальцийсвязывающие белки с греческим ключевым мотивом в качестве нового кальцийсвязывающего мотива. [7]

Ферментативная активность

Некоторые кристаллины являются активными ферментами , тогда как другие лишены активности, но гомологичны другим ферментам. [8] [9] Кристаллины разных групп организмов связаны с большим количеством различных белков: кристаллины птиц и рептилий связаны с лактатдегидрогеназой и аргининосукцинатлиазой , кристаллины млекопитающих с алкогольдегидрогеназой и хинонредуктазой , а кристаллины головоногих моллюсков к глутатион-S-трансферазе и альдегиддегидрогеназе . Являются ли эти кристаллины продуктом случайной эволюции, поскольку именно эти ферменты оказались прозрачными и хорошо растворимыми, или эти разнообразные ферментативные активности являются частью защитного механизма хрусталика, является активной темой исследований. [10] Привлечение белка, который первоначально эволюционировал с одной функцией, для выполнения второй, несвязанной функции, является примером экзаптации . [11]

Сопоставление белков-кристаллинов человека альфа, бета и гамма от Uniprot.

Классификация

Кристаллины хрусталика глаза позвоночных делятся на три основных типа: альфа-, бета- и гамма-кристаллины. Эти различия основаны на порядке их элюирования из колонки гель-фильтрационной хроматографии . Их еще называют вездесущими кристаллинами. Бета- и гамма-кристаллины (такие как CRYGC ) схожи по последовательности, структуре и топологии доменов и, таким образом, были сгруппированы в суперсемейство белков, называемое βγ-кристаллинами. Семейство α-кристаллинов и βγ-кристаллины составляют основное семейство белков, присутствующих в хрусталике. Они встречаются у всех классов позвоночных (хотя гамма-кристаллины в хрусталике птиц низки или отсутствуют); а дельта-кристаллин встречается исключительно у рептилий и птиц. [12] [13]

Помимо этих кристаллинов, существуют и другие таксон -специфические кристаллины, которые обнаруживаются только в хрусталике некоторых организмов; к ним относятся дельта-, эпсилон-, тау- и йота-кристаллины. Например, альфа-, бета- и дельта-кристаллины обнаружены в хрусталиках птиц и рептилий, а семейства альфа-, бета- и гамма-кристаллов обнаружены в хрусталиках всех других позвоночных животных.

Альфа-кристаллин

Альфа-кристаллин встречается в виде крупных агрегатов, состоящих из двух типов родственных субъединиц (А и В), которые очень похожи на небольшие (15-30 кДа) белки теплового шока ( sHsps ), особенно в их С-концевых половинах. Отношения между этими семьями представляют собой классическую дупликацию и дивергенцию генов небольшого семейства HSP, что позволяет адаптироваться к новым функциям. Дивергенция, вероятно, произошла до эволюции глазного хрусталика, поскольку альфа-кристаллин обнаруживался в небольших количествах в тканях за пределами хрусталика. [12]

Альфа-кристаллин обладает шапероноподобными свойствами, включая способность предотвращать осаждение денатурированных белков и повышать клеточную толерантность к стрессу. [14] Было высказано предположение, что эти функции важны для поддержания прозрачности хрусталика и предотвращения катаракты . [15] Это подтверждается наблюдением, что мутации альфа-кристаллина связаны с образованием катаракты.

N-концевой домен альфа-кристаллина не необходим для димеризации или шаперонной активности, но, по-видимому, необходим для образования агрегатов более высокого порядка. [16] [17]

Бета- и гамма-кристаллины

Бета- и гамма-кристаллины образуют отдельное семейство. [18] [19] Структурно бета- и гамма-кристаллины состоят из двух схожих доменов, каждый из которых, в свою очередь, состоит из двух схожих мотивов , причем два домена соединены коротким соединительным пептидом . Каждый мотив длиной около сорока аминокислотных остатков сложен в характерный греческий ключевой узор . Однако бета-кристаллин представляет собой олигомер , состоящий из сложной группы молекул, тогда как гамма-кристаллин представляет собой более простой мономер . [20]

Рекомендации

  1. ^ Шут СП (2008). «Кристаллины роговицы и развитие клеточной прозрачности». Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 19 (2): 82–93. doi :10.1016/j.semcdb.2007.09.015. ПМК  2275913 . ПМИД  17997336.
  2. ^ Луч Г., Веттер Р., Оффхаусс Ю., Виске М., Грёне Х.Дж., Клеменц Р., Шимке И., Шталь Дж., Бенндорф Р. (1997). «Обилие и расположение небольших белков теплового шока HSP25 и альфаB-кристаллина в сердце крысы и человека». Тираж . 96 (10): 3466–3476. дои : 10.1161/01.cir.96.10.3466. ПМИД  9396443.
  3. ^ Мояно Дж.В., Эванс-младший, Чен Ф., Лу М., Вернер М.Е., Йехили Ф., Диас Л.К., Турбин Д., Карача Г., Уайли Э., Нильсен Т.О., Перу СМ, Кринс В.Л. (2005). «B-Кристаллин — это новый онкопротеин, который предсказывает плохой клинический исход при раке молочной железы». Журнал клинических исследований . 116 (1): 261–270. дои : 10.1172/JCI25888. ПМЦ 1323258 . ПМИД  16395408. 
  4. ^ Фишер Д., Павлидис М., Танос С. (2000). «Катарактогенное повреждение хрусталика предотвращает травматическую гибель ганглиозных клеток и способствует регенерации аксонов как in vivo, так и в культуре». Исследовательская офтальмология и визуальные науки . 41 (12): 3943–3954. ПМИД  11053298.
  5. ^ Лидтке Т., Швамборн Дж.К., Шрёер У., Танос С. (2007). «Удлинение аксонов во время регенерации связано с кристаллином сетчатки b2 (crybb2)». Молекулярная и клеточная протеомика . 6 (5): 895–907. дои : 10.1074/mcp.M600245-MCP200 . ПМИД  17264069.
  6. ^ Бхат СП (2003). «Кристаллины, гены и катаракта». Прогресс в исследованиях лекарств . Том. 60. стр. 205–262. дои : 10.1007/978-3-0348-8012-1_7. ISBN 978-3-0348-9402-9. ПМИД  12790344. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  7. ^ бетагамма-кристаллин И кальций - результат PubMed
  8. ^ Йорнвалл Х., Перссон Б., Дюбуа Г.К., Лаверс Г.К., Чен Дж.Х., Гонсалес П., Рао П.В., Зиглер Дж.С. младший (1993). «Зета-кристаллин по сравнению с другими членами суперсемейства алкогольдегидрогеназ. Вариабельность как функциональная характеристика». Письма ФЭБС . 322 (3): 240–244. дои : 10.1016/0014-5793(93)81578-N . PMID  8486156. S2CID  562775.
  9. ^ Рао П.В., Кришна К.М., Зиглер Дж.С. младший (1992). «Идентификация и характеристика ферментативной активности зета-кристаллина из хрусталика морской свинки. Новая НАДФН:хиноноксидоредуктаза». Журнал биологической химии . 267 (1): 96–102. дои : 10.1016/S0021-9258(18)48464-5 . ПМИД  1370456.
  10. ^ Пятигорский Дж (1993). «Загадка разнообразия кристаллинов в глазных линзах». Динамика развития . 196 (4): 267–272. дои : 10.1002/aja.1001960408. PMID  8219350. S2CID  45840536.
  11. ^ Басс Д.М., Хазелтон М.Г., Шакелфорд Т.К., Блеске А.Л., Уэйкфилд Дж.К. (1998). «Адаптации, экзаптации и спандрелы». Американский психолог . 53 (5): 533–548. дои : 10.1037/0003-066X.53.5.533. PMID  9612136. S2CID  11128780.
  12. ^ Аб де Йонг WW, Блумендал Х, Хендрикс В, Малдерс Дж.В. (1989). «Эволюция кристаллинов хрусталика глаза: связь стресса». Тенденции биохимии. Наука . 14 (9): 365–8. дои : 10.1016/0968-0004(89)90009-1. ПМИД  2688200.
  13. ^ Симпсон А., Бейтман О., Дриссен Х., Линдли П., Мосс Д., Милваганам С., Наребор Э., Слингсби С. (1994). «Структура дельта-кристаллина хрусталика птичьего глаза открывает новую структуру суперсемейства олигомерных ферментов». Нат. Структура. Биол . 1 (10): 724–734. дои : 10.1038/nsb1094-724. PMID  7634077. S2CID  38532468.
  14. ^ Августейн RC (2004). «Альфа-кристаллин: обзор его структуры и функции». Клин Эксп Оптом . 87 (6): 356–66. doi :10.1111/j.1444-0938.2004.tb03095.x. PMID  15575808. S2CID  72202184.
  15. ^ Маулуччи Г., Папи М., Арковито Г., Де Спирито М. (2011). «Термический структурный переход α-кристаллина подавляет самоагрегацию, вызванную нагреванием». ПЛОС ОДИН . 6 (5): e18906. Бибкод : 2011PLoSO...618906M. дои : 10.1371/journal.pone.0018906 . ПМК 3090392 . ПМИД  21573059. 
  16. ^ Августейн RC (1998). «Альфа-кристаллиновые полимеры и полимеризация: взгляд снизу». Межд. Ж. Биол. Макромол . 22 (3): 253–62. дои : 10.1016/S0141-8130(98)00023-3. ПМИД  9650080.
  17. ^ Малфойс М., Фейл И.К., Хендл Дж., Свергун Д.И., ван Дер Зандт Х. (2001). «Новая четвертичная структура димерного домена альфа-кристаллина с шапероноподобной активностью». Ж. Биол. Хим . 276 (15): 12024–12029. дои : 10.1074/jbc.M010856200 . ПМИД  11278766.
  18. ^ Вистов Г. (1990). «Эволюция суперсемейства белков: взаимоотношения между кристаллинами хрусталика позвоночных и белками покоя микроорганизмов». Дж. Мол. Эвол . 30 (2): 140–145. Бибкод : 1990JMolE..30..140W. дои : 10.1007/BF02099940. PMID  2107329. S2CID  1411821.
  19. ^ Шенмейкерс Дж.Г., Лубсен Н.Х., Аартс Х.Дж. (1988). «Эволюция чечевицеобразных белков: семейство супергенов бета- и гамма-кристаллинов». Прог. Биофиз. Мол. Биол . 51 (1): 47–76. дои : 10.1016/0079-6107(88)90010-7 . ПМИД  3064189.
  20. ^ Натаниэль Нокс Картрайт; Петрос Карвунис (2005). Вопросы с краткими ответами для MRCOphth, Часть 1. Radcliffe Publishing. п. 80. ИСБН 9781857758849.
  21. ^ "Юнипрот".

дальнейшее чтение

Внешние ссылки