В анатомии , А кристаллин представляет собой растворимый в воде структурный белок найден в линзе и роговицы в глаз учета прозрачности структуры. [1] Он также был обнаружен в других местах, таких как сердце, и в агрессивных опухолях рака груди. [2] [3] Поскольку было показано, что повреждение хрусталика может способствовать регенерации нервов, [4] кристаллин стал областью нейронных исследований. До сих пор 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, состоит в том, чтобы увеличивать показатель преломления , не загораживая свет. [6] Однако это не единственная их функция. Стало ясно, что кристаллины могут выполнять несколько метаболических и регулирующих функций как внутри хрусталика, так и в других частях тела. [7] Больше белков, содержащих домены βγ-кристаллина, теперь охарактеризовано как кальций-связывающие белки с греческим ключевым мотивом как новый кальций-связывающий мотив. [8]
Ферментная активность
Некоторые кристаллины являются активными ферментами , в то время как другие не обладают активностью, но проявляют гомологию с другими ферментами. [9] [10] Кристаллины различных групп организмов связаны с большим количеством различных белков: белки птиц и рептилий связаны с лактатдегидрогеназой и аргининосукцинатлиазой , кристаллы млекопитающих - с алкогольдегидрогеназой и хинонредуктазой , а белки - с алкогольдегидрогеназой и хинонредуктазой. головоногих к глутатион-S-трансферазе и альдегиддегидрогеназе . Являются ли эти кристаллины продуктами случайной эволюции в том смысле, что эти конкретные ферменты оказались прозрачными и хорошо растворимыми, или эти разнообразные ферментативные активности являются частью защитного механизма хрусталика, является активной темой исследований. [11] Привлечение белка, который изначально развивался с одной функцией, чтобы выполнять вторую, несвязанную функцию, является примером эксаптации . [12]
Классификация
Кристаллины из хрусталика глаза позвоночных подразделяются на три основных типа: альфа, бета и гамма-кристаллины. Эти различия основаны на порядке их элюирования из колонки для 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-кристаллинов составляют основное семейство белков, присутствующих в хрусталике. Они встречаются у всех классов позвоночных (хотя гамма-кристаллины в птичьих линзах низкие или отсутствуют); а дельта-кристаллин встречается исключительно у рептилий и птиц. [13] [14]
В дополнение к этим кристаллинам существуют другие кристаллины, специфичные для таксона, которые обнаруживаются только в хрусталике некоторых организмов; к ним относятся дельта, эпсилон, тау и йота-кристаллины. Например, альфа-, бета- и дельта-кристаллины обнаружены в линзах птиц и рептилий, а семейства альфа, бета и гамма - в линзах всех других позвоночных.
Альфа-кристаллин
Альфа-кристаллин А-цепь, N-конец | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||||
Символ | Crystallin | |||||||
Pfam | PF00525 | |||||||
ИнтерПро | IPR003090 | |||||||
|
Альфа-кристаллин представляет собой крупные агрегаты, состоящие из двух типов связанных субъединиц (A и B), которые очень похожи на небольшие (15-30 кДа) белки теплового шока ( sHsps ), особенно в их С-концевых половинах. Отношения между этими семьями - это классическая дупликация и дивергенция генов из небольшого семейства HSP, позволяющая адаптироваться к новым функциям. Дивергенция, вероятно, произошла до развития хрусталика глаза, так как альфа-кристаллин в небольших количествах обнаруживается в тканях за пределами хрусталика. [13]
Альфа-кристаллин обладает шапероноподобными свойствами, включая способность предотвращать осаждение денатурированных белков и повышать устойчивость клеток 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 связаны с образованием катаракты.
N-концевой домен альфа-кристаллина не является необходимым для димеризации или активности шаперона, но, по-видимому, он необходим для образования агрегатов более высокого порядка. [17] [18]
Бета- и гамма-кристаллин
Бета / гамма кристаллин | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||||
Символ | Кристалл | |||||||
Pfam | PF00030 | |||||||
ИнтерПро | IPR001064 | |||||||
PROSITE | PDOC00197 | |||||||
SCOP2 | 4gcr / SCOPe / SUPFAM | |||||||
|
Бета- и гамма-кристаллин образуют отдельное семейство. [19] [20] Структурно бета- и гамма-кристаллины состоят из двух одинаковых доменов, каждый из которых, в свою очередь, состоит из двух одинаковых мотивов, причем два домена соединены коротким соединяющим пептидом . Каждый мотив, состоящий примерно из сорока аминокислотных остатков, сложен по характерному греческому образцу ключей . Однако бета-кристаллин представляет собой олигомер , состоящий из сложной группы молекул, тогда как гамма-кристаллин представляет собой более простой мономер . [21]
UniProt Entry name | Альтернативные имена генов | Длина |
---|---|---|
AIM1L_HUMAN | AIM1L CRYBG2 | 616 |
AIM1_HUMAN | AIM1 CRYBG1 | 1723 г. |
ARLY_HUMAN | ASL | 464 |
CRBA1_HUMAN | CRYBA1 CRYB1 | 215 |
CRBA2_HUMAN | CRYBA2 | 197 |
CRBB1_HUMAN | CRYBB1 | 252 |
CRBA4_HUMAN | CRYBA4 | 196 |
CRBB2_HUMAN | CRYBB2 CRYB2 CRYB2A | 205 |
CRBB3_HUMAN | CRYBB3 CRYB3 | 211 |
CRBG3_HUMAN | CRYBG3 | 1022 |
CRBS_HUMAN | CRYGS CRYG8 | 178 |
CRGA_HUMAN | CRYGA CRYG1 | 174 |
CRGC_HUMAN | CRYGC CRYG3 | 174 |
CRGB_HUMAN | CRYGB CRYG2 | 175 |
CRGN_HUMAN | CRYGN | 182 |
CRGD_HUMAN | CRYGD CRYG4 | 174 |
CRYAA_HUMAN | CRYAA CRYA1 HSPB4 | 173 |
CRYAB_HUMAN | CRYAB CRYA2 | 175 |
CRYL1_HUMAN | CRYL1 CRY | 319 |
CRYM_HUMAN | CRYM THBP | 314 |
HSPB2_HUMAN | HSPB2 | 182 |
HSPB3_HUMAN | HSPB3 HSP27 HSPL27 | 150 |
HSPB8_HUMAN | HSPB8 CRYAC E2IG1 HSP22 PP1629 | 196 |
HSPB7_HUMAN | HSPB7 CVHSP | 170 |
HSPB9_HUMAN | HSPB9 | 159 |
HSPB1_HUMAN | HSPB1 HSP27 HSP28 | 205 |
HSPB6_HUMAN | HSPB6 | 160 |
IFT25_HUMAN | HSPB11 C1orf41 IFT25 HSPC034 | 144 |
MAF_HUMAN | MAF | 373 |
ODFP1_HUMAN | ODF1 ODFP | 250 |
QORL1_HUMAN | CRYZL1 4P11 | 349 |
QOR_HUMAN | CRYZ | 329 |
TITIN_HUMAN | TTN | 34350 |
ZEB1_HUMAN | ZEB1 AREB6 TCF8 | 1124 |
Q9UFA7_HUMAN | DKFZp434A0627 CRYGS hCG_16149 | 120 |
B4DU04_HUMAN | AIM1 hCG_33516 | 542 |
A8KAH6_HUMAN | HSPB2 hCG_39461 | 182 |
Q6ICS9_HUMAN | HSPB3 hCG_1736006 | 150 |
Q68DG0_HUMAN | DKFZp779D0968 HSPB7 | 174 |
Q8N241_HUMAN | HSPB7 hCG_23506 | 245 |
B4DLE8_HUMAN | CRYBG3 | 1365 |
C3VMY8_HUMAN | CRYAB | 175 |
R4UMM2_HUMAN | CRYBB2 | 205 |
B3KQL3_HUMAN | 119 | |
Q24JT5_HUMAN | CRYGA | 105 |
V9HWB6_HUMAN | HEL55 | 160 |
B4DNC2_HUMAN | 196 | |
V9HW27_HUMAN | HEL-S-101 | 175 |
H0YCW8_HUMAN | CRYAB | 106 |
E9PHE4_HUMAN | CRYAA | 136 |
E9PNH7_HUMAN | CRYAB | 106 |
E7EWH7_HUMAN | CRYAA | 153 |
B4DL87_HUMAN | 170 | |
V9HW43_HUMAN | HEL-S-102 | 205 |
E9PR44_HUMAN | CRYAB | 174 |
Q8IVN0_HUMAN | 86 | |
B7ZAH2_HUMAN | 542 | |
C9J5A3_HUMAN | HSPB7 | 124 |
E9PRS4_HUMAN | CRYAB | 69 |
K7EP04_HUMAN | HSPB6 | 137 |
I3L3Y1_HUMAN | CRYM | 97 |
H0YG30_HUMAN | HSPB8 | 152 |
H9KVC2_HUMAN | CRYM | 272 |
E9PS12_HUMAN | CRYAB | 77 |
E9PIR9_HUMAN | AIM1L | 787 |
B4DUL6_HUMAN | 80 | |
I3NI53_HUMAN | CRYM | 140 |
Q9NTH7_HUMAN | DKFZp434L1713 | 264 |
J3KQW1_HUMAN | AIM1L | 296 |
Q96QW7_HUMAN | AIM1 | 316 |
I3L2W5_HUMAN | CRYM | 165 |
B1AHR5_HUMAN | CRYBB3 | 113 |
B4DLI1_HUMAN | 403 | |
I3L325_HUMAN | CRYM | 241 |
Q7Z3C1_HUMAN | DKFZp686A14192 | 191 |
B4DWM9_HUMAN | 154 | |
Q71V83_HUMAN | CRYAA | 69 |
Q6P5P8_HUMAN | AIM1 | 326 |
C9JDH2_HUMAN | CRYBA2 | 129 |
B4DIA6_HUMAN | 155 | |
Q13684_HUMAN | 56 | |
F8WE04_HUMAN | HSPB1 | 186 |
J3QRT1_HUMAN | CRYBA1 | 75 |
E9PRA8_HUMAN | CRYAB | 155 |
E9PJL7_HUMAN | CRYAB | 130 |
C9J5N2_HUMAN | CRYBG3 | 229 |
I3L3J9_HUMAN | CRYM | 26 год |
C9J659_HUMAN | CRYBG3 | 131 |
D3YTC6_HUMAN | HSPB7 | 165 |
Рекомендации
- Перейти ↑ Jester JV (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 . PMC 2275913 . PMID 17997336 .
- ^ Lutsch G, Vetter R, Offhauss U, Wieske M, Gröne HJ, Klemenz R, Schimke I, Stahl J, Benndorf R (1997). «Изобилие и расположение малых белков теплового шока HSP25 и альфа-В-кристаллина в сердце крысы и человека». Тираж . 96 (10): 3466–3476. DOI : 10.1161 / 01.cir.96.10.3466 . PMID 9396443 .
- ^ Мояано СП, Эванс Дж.Р., Чен Ф., Лу М., Вернер М.Э., Йехили Ф., Диаз Л.К., Турбин Д., Карака Дж., Уайли Е., Нильсен Т.О., Перу С.М., Кринс В.Л. (2005). «B-Crystallin - это новый онкопротеин, который предсказывает плохой клинический исход при раке груди» . Журнал клинических исследований . 116 (1): 261–270. DOI : 10.1172 / JCI25888 . PMC 1323258 . PMID 16395408 .
- ^ Фишер Д., Павлидис М., Танос С. (2000). «Катарактогенное повреждение хрусталика предотвращает гибель травматических ганглиозных клеток и способствует регенерации аксонов как in vivo, так и в культуре». Исследовательская офтальмология и визуализация . 41 (12): 3943–3954. PMID 11053298 .
- ^ Liedtke T, Schwamborn JC, Schröer U, Thanos S (2007). «Удлинение аксонов во время регенерации вовлекает кристаллин b2 сетчатки (crybb2)» . Молекулярная и клеточная протеомика . 6 (5): 895–907. DOI : 10.1074 / mcp.M600245-MCP200 . PMID 17264069 .
- ^ Махендиран К., Эли С., Небель Дж. К., Райан А., Пиршёнек Б. К. (2014) Вклад первичной последовательности в оптическую функцию хрусталика глаза, Scientific Reports, 4, 5195.
- ^ Бхат СП (2003). «Кристаллины, гены и катаракта». Прогресс в исследованиях лекарств. Fortschritte der Arzneimittelforschung. Progrès des Recherches Pharmaceutiques . 60 : 205–262. PMID 12790344 .
- ^ бетагамма-кристаллин И кальций - результат PubMed
- ^ Йорнвалл Х., Перссон Б., Дюбуа Г.С., Лаверс Г.К., Чен Дж. Х., Гонсалес П., Рао П. В., Зиглер Дж. С. мл. (1993). «Зета-кристаллин по сравнению с другими членами суперсемейства алкогольдегидрогеназ. Вариабельность как функциональная характеристика» . Письма FEBS . 322 (3): 240–244. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (93) 81578-N . PMID 8486156 . S2CID 562775 .
- ^ Рао П.В., Кришна К.М., Зиглер Дж.С. младший (1992). «Идентификация и характеристика ферментативной активности дзета-кристаллина из хрусталика морской свинки. Новый НАДФН: хинон оксидоредуктаза». Журнал биологической химии . 267 (1): 96–102. PMID 1370456 .
- ^ Пятигорский Ж (1993). «Загадка разнообразия кристаллинов в хрусталиках глаза» . Динамика развития . 196 (4): 267–272. DOI : 10.1002 / aja.1001960408 . PMID 8219350 . S2CID 45840536 .
- ^ Buss DM, Haselton MG, Shackelford TK, Bleske AL, Wakefield JC (1998). «Адаптации, эксаптации и спандрели». Американский психолог . 53 (5): 533–548. DOI : 10.1037 / 0003-066X.53.5.533 . PMID 9612136 .
- ^ а б де Йонг WW, Блумендаль H, Хендрикс W, Малдерс JW (1989). «Эволюция кристаллинов хрусталика глаза: связь стресса». Trends Biochem. Sci . 14 (9): 365–8. DOI : 10.1016 / 0968-0004 (89) 90009-1 . PMID 2688200 .
- ^ Симпсон А., Бейтман О., Дриссен Х., Линдли П., Мосс Д., Милваганам С., Наребор Е., Слингсби С. (1994). «Структура дельта-кристаллина хрусталика птичьего глаза открывает новую складку для суперсемейства олигомерных ферментов». Nat. Struct. Биол . 1 (10): 724–734. DOI : 10.1038 / nsb1094-724 . PMID 7634077 . S2CID 38532468 .
- ^ Огюстейн RC (2004). «Альфа-кристаллин: обзор его структуры и функций» . Clin Exp Optom . 87 (6): 356–66. DOI : 10.1111 / j.1444-0938.2004.tb03095.x . PMID 15575808 . S2CID 72202184 .
- ^ Маулуччи Дж, Папи М, Арковито Дж, Де Спирито М (2011). «Термический структурный переход α-кристаллина ингибирует индуцированную нагреванием самоагрегацию» . PLOS ONE . 6 (5): e18906. Bibcode : 2011PLoSO ... 618906M . DOI : 10.1371 / journal.pone.0018906 . PMC 3090392 . PMID 21573059 .
- ^ Огюстейн RC (1998). «Альфа-кристаллические полимеры и полимеризация: взгляд из-под низа». Int. J. Biol. Макромол . 22 (3): 253–62. DOI : 10.1016 / S0141-8130 (98) 00023-3 . PMID 9650080 .
- ^ 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» . J. Biol. Chem . 276 (15): 12024–12029. DOI : 10.1074 / jbc.M010856200 . PMID 11278766 .
- ^ Wistow G (1990). «Эволюция белкового суперсемейства: 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 .
- ^ Шенмейкерс Дж. Г., Лубсен Н. Х., Аартс Х. Дж. (1988). «Эволюция линзовидных белков: семейство супергенов бета- и гамма-кристаллинов» . Прог. Биофиз. Мол. Биол . 51 (1): 47–76. DOI : 10.1016 / 0079-6107 (88) 90010-7 . PMID 3064189 .
- ^ Натаниэль Нокс Картрайт; Петрос Карвунис (2005). Краткие ответы на вопросы для MRCOphth, Часть 1 . Рэдклифф Паблишинг. п. 80. ISBN 9781857758849.
- ^ «Юнипрот» .
дальнейшее чтение
- Грау Дж (1997). «Кристаллины: гены, белки и болезни». Биологическая химия . 378 (11): 1331–1348. DOI : 10.1515 / bchm.1997.378.11.1299 . PMID 9426193 .
Внешние ссылки
- Crystallins в Национальной медицинской библиотеке США по предметным медицинским рубрикам (MeSH)
- альфа-кристаллины в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)
- Lens Crystallin Crystal Structures [ постоянная мертвая ссылка ] Кристин Слингсби, Birkbeck College
- Кристаллины: молекула месяца , Дэвид Гудселл, банк данных RCSB Protein