stringtranslate.com

Кристаллин

В анатомии кристаллин — это водорастворимый структурный белок, обнаруженный в хрусталике и роговице глаза , отвечающий за прозрачность структуры. [1] Он также был обнаружен в других местах, таких как сердце и агрессивные опухоли рака молочной железы. [2] [3] Физические истоки прозрачности хрусталика глаза и его связь с катарактой являются активной областью исследований. [4] Поскольку было показано, что повреждение хрусталика может способствовать регенерации нервов, [5] кристаллин стал областью нейронных исследований. До сих пор было показано, что кристаллин β b2 (crybb2) может быть фактором, способствующим образованию нейритов . [6]

Функция

Основная функция кристаллинов, по крайней мере, в хрусталике глаза, вероятно, заключается в увеличении показателя преломления , не препятствуя при этом прохождению света. Однако это не единственная их функция. Стало ясно, что кристаллины могут иметь несколько метаболических и регуляторных функций, как в хрусталике, так и в других частях тела. [7] Больше белков, содержащих домены βγ-кристаллина, теперь охарактеризованы как кальций-связывающие белки с греческим ключевым мотивом в качестве нового кальций-связывающего мотива. [8]

Активность ферментов

Некоторые кристаллины являются активными ферментами , в то время как другие неактивны, но демонстрируют гомологию с другими ферментами. [9] [10] Кристаллины разных групп организмов связаны с большим количеством различных белков, при этом кристаллины птиц и рептилий связаны с лактатдегидрогеназой и аргининосукцинатлиазой , кристаллины млекопитающих — с алкогольдегидрогеназой и хинонредуктазой , а кристаллины головоногих — с глутатион-S-трансферазой и альдегиддегидрогеназой . Являются ли эти кристаллины продуктами счастливой случайности эволюции, поскольку эти конкретные ферменты оказались прозрачными и высокорастворимыми, или же эти разнообразные ферментативные активности являются частью защитного механизма хрусталика, является активной темой исследований. [11] Привлечение белка, который изначально эволюционировал с одной функцией, для выполнения второй, не связанной функции, является примером экзаптации . [ 12]

Выравнивание человеческих кристаллиновых белков альфа, бета и гамма от Uniprot.

Классификация

Кристаллины из хрусталика глаза позвоночных подразделяются на три основных типа: альфа-, бета- и гамма-кристаллины. Эти различия основаны на порядке, в котором они элюируются из колонки гель-фильтрационной хроматографии . Их также называют вездесущими кристаллинами. Бета- и гамма-кристаллины (такие как CRYGC ) схожи по последовательности, структуре и топологии доменов, и поэтому были сгруппированы вместе в суперсемейство белков, называемых βγ-кристаллинами. Семейство α-кристаллинов и βγ-кристаллины составляют основное семейство белков, присутствующих в хрусталике. Они встречаются во всех классах позвоночных (хотя гамма-кристаллины в низких количествах или отсутствуют в хрусталиках птиц); а дельта-кристаллин встречается исключительно у рептилий и птиц. [13] [14]

В дополнение к этим кристаллинам существуют другие таксон -специфичные кристаллины, которые встречаются только в хрусталиках некоторых организмов; к ним относятся дельта-, эпсилон-, тау- и йота-кристаллины. Например, альфа-, бета- и дельта-кристаллины встречаются в хрусталиках птиц и рептилий, а семейства альфа-, бета- и гамма-кристаллины встречаются в хрусталиках всех остальных позвоночных.

Альфа-кристаллин

Альфа-кристаллин встречается в виде крупных агрегатов, включающих два типа родственных субъединиц (A и B), которые очень похожи на небольшие (15-30 кДа) белки теплового шока ( sHsps ), особенно в их C-концевых половинах. Связь между этими семействами представляет собой классическую дупликацию генов и расхождение из небольшого семейства HSP, что позволяет адаптироваться к новым функциям. Расхождение, вероятно, произошло до эволюции хрусталика глаза, альфа-кристаллин был обнаружен в небольших количествах в тканях за пределами хрусталика. [13]

Альфа-кристаллин обладает свойствами, подобными свойствам шаперона , включая способность предотвращать осаждение денатурированных белков и повышать клеточную толерантность к стрессу. [15] Было высказано предположение, что эти функции важны для поддержания прозрачности хрусталика и предотвращения катаракты . [16] Это подтверждается наблюдением, что мутации альфа-кристаллина показывают связь с образованием катаракты.

N-концевой домен альфа-кристаллина не является необходимым для димеризации или активности шаперона, но, по-видимому, требуется для образования агрегатов более высокого порядка. [17] [18]

Бета и гамма кристаллины

Бета- и гамма-кристаллины образуют отдельное семейство. [19] [20] Структурно бета- и гамма-кристаллины состоят из двух схожих доменов, которые, в свою очередь, состоят из двух схожих мотивов , причем два домена соединены коротким соединительным пептидом . Каждый мотив, длина которого составляет около сорока аминокислотных остатков, сложен в характерный узор греческого ключа . Однако бета-кристаллин представляет собой олигомер , состоящий из сложной группы молекул, тогда как гамма-кристаллин представляет собой более простой мономер . [21] [22]

Ссылки

  1. ^ Jester JV (2008). «Кристаллины роговицы и развитие клеточной прозрачности». Семинары по клеточной и эволюционной биологии . 19 (2): 82–93. doi :10.1016/j.semcdb.2007.09.015. PMC  2275913. PMID  17997336 .
  2. ^ Lutsch G, Vetter R, Offhauss U, Wieske M, Gröne HJ, Klemenz R, Schimke I, Stahl J, Benndorf R (1997). «Распространенность и расположение малых белков теплового шока HSP25 и alphaB-кристаллина в сердце крысы и человека». Circulation . 96 (10): 3466–3476. doi :10.1161/01.cir.96.10.3466. PMID  9396443.
  3. ^ Moyano JV, Evans JR, Chen F, Lu M, Werner ME, Yehiely F, Diaz LK, Turbin D, Karaca G, Wiley E, Nielsen TO, Perou CM, Cryns VL (2005). «B-Crystallin is a novel oncoprotein that predicts bad clinical result in breast cancer». Journal of Clinical Investigation . 116 (1): 261–270. doi :10.1172/JCI25888. PMC 1323258 . PMID  16395408. 
  4. ^ Панда, Алок Кумар; Нанди, Сандип Кумар; Чакраборти, Айон; Нагарадж, Рам Х.; Бисвас, Ашис (1 января 2016 г.). «Дифференциальная роль мутаций аргинина в структуре и функциях α-кристаллина». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 1860 (1, Часть Б): 199–210. doi :10.1016/j.bbagen.2015.06.004. ПМЦ 4914040 . ПМИД  26080000. 
  5. ^ 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». Investigative Ophthalmology & Visual Science . 41 (12): 3943–3954. PMID  11053298.
  6. ^ Liedtke T, Schwamborn JC, Schröer U, Thanos S (2007). «Удлинение аксонов во время регенерации связано с ретинальным кристаллином b2 (crybb2)». Молекулярная и клеточная протеомика . 6 (5): 895–907. doi : 10.1074/mcp.M600245-MCP200 . PMID  17264069.
  7. ^ Бхат СП (2003). «Кристаллины, гены и катаракта». Прогресс в исследованиях лекарств . Прогресс в исследованиях лекарств. Fortschritte der Arzneimittelforschung. Progres des Recherches Pharmaceutiques. Том. 60. стр. 205–262. дои : 10.1007/978-3-0348-8012-1_7. ISBN 978-3-0348-9402-9. PMID  12790344.
  8. ^ бетагамма-кристаллин И кальций - результат PubMed
  9. ^ Jörnvall H, Persson B, Du Bois GC, Lavers GC, Chen JH, Gonzalez P, Rao PV, Zigler JS Jr (1993). «Зета-кристаллин в сравнении с другими членами суперсемейства алкогольдегидрогеназ. Изменчивость как функциональная характеристика». FEBS Letters . 322 (3): 240–244. Bibcode : 1993FEBSL.322..240J. doi : 10.1016/0014-5793(93)81578-N . PMID  8486156. S2CID  562775.
  10. ^ Rao PV, Krishna CM, Zigler JS Jr (1992). «Идентификация и характеристика ферментативной активности дзета-кристаллина из хрусталика морской свинки. Новая НАДФН:хинон оксидоредуктаза». Журнал биологической химии . 267 (1): 96–102. doi : 10.1016/S0021-9258(18)48464-5 . PMID  1370456.
  11. ^ Пятигорский Дж (1993). «Загадка разнообразия кристаллинов в хрусталиках глаз». Динамика развития . 196 (4): 267–272. doi :10.1002/aja.1001960408. PMID  8219350. S2CID  45840536.
  12. ^ Buss DM, Haselton MG, Shackelford TK, Bleske AL, Wakefield JC (1998). «Адаптации, экзаптации и спандрели». Американский психолог . 53 (5): 533–548. doi :10.1037/0003-066X.53.5.533. PMID  9612136. S2CID  11128780.
  13. ^ ab de Jong WW, Bloemendal H, Hendriks W, Mulders JW (1989). «Эволюция кристаллинов хрусталика глаза: связь со стрессом». Trends Biochem. Sci . 14 (9): 365–8. doi :10.1016/0968-0004(89)90009-1. PMID  2688200.
  14. ^ Simpson A, Bateman O, Driessen H, Lindley P, Moss D, Mylvaganam S, Narebor E, Slingsby C (1994). «Структура дельта-кристаллина хрусталика глаза птиц обнаруживает новую складку для суперсемейства олигомерных ферментов». Nat. Struct. Biol . 1 (10): 724–734. doi :10.1038/nsb1094-724. PMID  7634077. S2CID  38532468.
  15. ^ Augusteyn RC (2004). «альфа-кристаллин: обзор его структуры и функции». Clin Exp Optom . 87 (6): 356–66. doi :10.1111/j.1444-0938.2004.tb03095.x. PMID  15575808. S2CID  72202184.
  16. ^ Maulucci G, Papi M, Arcovito G, De Spirito M (2011). «Термический структурный переход α-кристаллина подавляет самоагрегацию, вызванную теплом». PLOS ONE . 6 (5): e18906. Bibcode : 2011PLoSO...618906M. doi : 10.1371/journal.pone.0018906 . PMC 3090392. PMID  21573059 . 
  17. ^ Augusteyn RC (1998). "альфа-кристаллиновые полимеры и полимеризация: взгляд снизу". Int. J. Biol. Macromol . 22 (3): 253–62. doi :10.1016/S0141-8130(98)00023-3. PMID  9650080.
  18. ^ Malfois M, Feil IK, Hendle J, Svergun DI, van Der Zandt H (2001). «Новая четвертичная структура димерного домена альфа-кристаллина с активностью, подобной шаперону». J. Biol. Chem . 276 (15): 12024–12029. doi : 10.1074/jbc.M010856200 . PMID  11278766.
  19. ^ Wistow G (1990). «Эволюция суперсемейства белков: отношения между кристаллинами хрусталика позвоночных и белками покоя микроорганизмов». J. Mol. Evol . 30 (2): 140–145. Bibcode :1990JMolE..30..140W. doi :10.1007/BF02099940. PMID  2107329. S2CID  1411821.
  20. ^ Schoenmakers JG, Lubsen NH, Aarts HJ (1988). «Эволюция лентикулярных белков: семейство супергенов бета- и гамма-кристаллинов». Prog. Biophys. Mol. Biol . 51 (1): 47–76. doi : 10.1016/0079-6107(88)90010-7 . PMID  3064189.
  21. ^ Натаниэль Нокс Картрайт; Петрос Карвунис (2005). Краткие ответы на вопросы для MRCOphth, часть 1. Radcliffe Publishing. стр. 80. ISBN 9781857758849.
  22. ^ Гош, Калян Сундар; Чаухан, Приянка (2019), «Кристаллины и их комплексы», Макромолекулярные белковые комплексы II: Структура и функция, Субклеточная биохимия, т. 93, Springer International Publishing, стр. 439–460, doi :10.1007/978-3-030-28151-9_14, ISBN 978-3-030-28151-9, PMID  31939160
  23. ^ "Унипрот".

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки