クリスタリン

PDBファイル 1HY0に基づく、アヒル デルタ 1 クリスタリン の結晶構造。

解剖学において、クリスタリンは水溶性の構造タンパク質であり、眼の水晶体と角膜に存在し、 その構造の透明性を担っています。[ 1 ]また、心臓などの他の部位や、悪性乳がんの腫瘍にも存在が確認されています。[ 2 ] [ 3 ]水晶体の透明性の物理的起源と白内障 との関係は、活発な研究分野です。[ 4 ]水晶体の損傷が神経再生を促進する可能性があることが示されているため、[ 5 ]クリスタリンは神経研究の分野となっています。これまでに、クリスタリンβb2（crybb2）が神経突起促進因子 である可能性があることが実証されています。 [ 6 ]

関数

クリスタリンの主な機能は、少なくとも眼の水晶体においては、光を遮ることなく屈折率を高めることであると考えられます。しかし、これが唯一の機能ではありません。クリスタリンは、水晶体内だけでなく体の他の部位においても、複数の代謝機能や調節機能を有することが明らかになっています。 [ 7 ]現在、βγ-クリスタリンドメインを含むタンパク質が、ギリシャ鍵モチーフを新規カルシウム結合モチーフとするカルシウム結合タンパク質として特徴付けられています。 [ 8 ]

酵素活性と進化

ヒトクリスタリン遺伝子は染色体2と22に存在する。[ 9 ]

クリスタリンには活性酵素もあれば、活性はないが他の酵素と相同性を示すものもある。[ 10 ] [ 11 ]異なる生物群のクリスタリンは多数の異なるタンパク質と関連しており、鳥類や爬虫類のクリスタリンは乳酸脱水素酵素やアルギニノコハク酸リアーゼ、哺乳類のクリスタリンはアルコール脱水素酵素やキノン還元酵素、頭足動物のクリスタリンはグルタチオン S-トランスフェラーゼやアルデヒド脱水素酵素と関連している。これらの酵素やその変異体は透明で溶解性が高く、動物の水晶体の材料となる可能性がある。[ 12 ]もともと1つの機能を持って進化したタンパク質が関連のない別の機能を果たすように採用されることは、適応外適応の一例である。[ 13 ]

クリスタリンは酵素から進化したように見えますが、ヒトゲノムにおけるクリスタリンのほとんどは遺伝子重複によって生じています。特に注目すべきは、ヒトゲノムには2つの遺伝子クラスターがあり、1つは2番染色体上に、もう1つは22番染色体上に存在することです。[ 14 ]

分類

ヒトのアルファ、ベータ、ガンマクリスタリンの配列アライメント。

脊椎動物の眼の水晶体由来のクリスタリンは、主にα、β、γの3種類に分類されます。これらの区別は、ゲル濾過クロマトグラフィーカラムからの溶出順序に基づいています。これらはユビキタスクリスタリンとも呼ばれます。βおよびγクリスタリン（ CRYGCなど）は、配列、構造、ドメイントポロジーが類似しているため、 βγ-クリスタリンと呼ばれるタンパク質スーパーファミリーとしてグループ化されています。α-クリスタリンファミリーとβγ-クリスタリンは、水晶体に存在する主要なタンパク質ファミリーを構成しています。これらはすべての脊椎動物綱に存在します（ただし、ガンマ-クリスタリンは鳥類の水晶体では少ないか存在しない）。一方、δ-クリスタリンは爬虫類と鳥類にのみ存在します。[ 15 ] [ 16 ]

これらのクリスタリンに加えて、一部の生物の水晶体にのみ存在する、分類群特異的なクリスタリンも存在します。これらには、デルタ、イプシロン、タウ、イオタクリスタリンが含まれます。例えば、アルファ、ベータ、デルタクリスタリンは鳥類と爬虫類の水晶体に存在し、アルファ、ベータ、ガンマファミリーは他のすべての脊椎動物の水晶体に存在します。

アルファクリスタリン

アルファクリスタリンA鎖、N末端
識別子
シンボルクリスタリン
ファムPF00525
インタープロIPR003090
利用可能なタンパク質構造:
PDB  IPR003090 PF00525 ( ECOD ; PDBsum )  
アルファフォールド

アルファクリスタリンは、2種類の関連サブユニット（AおよびB）からなる大きな凝集体として存在し、特にC末端側において、小型（15～30kDa）の熱ショックタンパク質（sHSP）と非常に類似しています。これらのファミリー間の関係は、小型HSPファミリーからの典型的な遺伝子重複と分岐であり、これにより新たな機能への適応が可能になりました。分岐はおそらく眼の水晶体の進化以前に起こり、アルファクリスタリンは水晶体外の組織に少量存在することが知られています。[ 15 ]

アルファクリスタリンは、変性タンパク質の沈殿を防ぐ能力や、ストレスに対する細胞の耐性を高める能力など、シャペロンのような特性を持っています。 [ 17 ]これらの機能は、水晶体の透明性の維持と白内障の予防に重要であることが示唆されています。[ 18 ]これは、アルファクリスタリンの変異が白内障の形成と関連しているという観察によって裏付けられています。

αクリスタリンのN末端ドメインは二量体形成やシャペロン活性には必要ではないが、高次凝集体の形成には必要であると思われる。[ 19 ] [ 20 ]

ベータクリスタリンとガンマクリスタリン

ベータ/ガンマクリスタリン
識別子
シンボルクリスタリン
ファムPF00030
インタープロIPR001064
プロサイトPDOC00197
SCOP24gcr /スコープ/ SUPFAM
利用可能なタンパク質構造:
PDB  IPR001064 PF00030 ( ECOD ; PDBsum )  
アルファフォールド

ベータクリスタリンとガンマクリスタリンは別のファミリーを形成します。[ 21 ] [ 22 ]構造的には、ベータクリスタリンとガンマクリスタリンは2つの類似したドメインで構成され、これらのドメインはそれぞれ2つの類似したモチーフで構成され、2つのドメインは短い連結ペプチドで連結されています。約40アミノ酸残基の長さの各モチーフは、特徴的なギリシャ鍵型パターンで折り畳まれています。しかし、ベータクリスタリンは複雑な分子群からなるオリゴマーであるのに対し、ガンマクリスタリンはより単純なモノマーです。[ 23 ] [ 24 ]

ヒトクリスタリンの一覧[ 25 ]
UniProtエントリ名代替遺伝子名長さ
AIM1L_人間AIM1L クライBG2616
AIM1_人間AIM1 クライブG11723
ARLY_HUMANアメリカ手話464
CRBA1_人間クライバ1 クライバ1215
CRBA2_人間クライバ2197
CRBB1_人間クライBB1252
CRBA4_人間クライバ4196
CRBB2_人間クリBB2 クリB2 クリB2A205
CRBB3_人間クライブ3 クライブ3211
CRBG3_人間クライビージー31022
CRBS_HUMANクライグス クライグ8178
CRGA_人間クライガ クライグ1174
CRGC_ヒューマンクライグ クライグ3174
CRGB_人間CRYGB CRYG2175
CRGN_人間クライン182
CRGD_HUMANクライグド クライグ4174
CRYAA_HUMANCRYAA CRYA1 HSPB4173
泣き虫人間クライアブ クライア2175
CRYL1_HUMANCRYL1 泣き声319
クライムヒューマンクリム・THBP314
HSPB2_人間HSPB2182
HSPB3_人間HSPB3 HSP27 HSPL27150
HSPB8_人間HSPB8 クライアック E2IG1 HSP22 PP1629196
HSPB7_人間HSPB7 CVHSP170
HSPB9_人間HSPB9159
HSPB1_人間HSPB1 HSP27 HSP28205
HSPB6_人間HSPB6160
IFT25_人間HSPB11 C1orf41 IFT25 HSPC034144
MAF_人間MAF373
ODFP1_人間ODF1 ODFP250
QORL1_人間クライズル1 4P11349
QOR_HUMANクライズ329
ZEB1_人間ZEB1 AREB6 TCF81124
Q9UFA7_人間DKFZp434A0627 クライグス hCG_16149120
B4DU04_人間AIM1 hCG_33516542
A8KAH6_人間HSPB2 hCG_39461182
Q6ICS9_人間HSPB3 hCG_1736006150
Q68DG0_人間DKFZp779D0968 HSPB7174
Q8N241_人間HSPB7 hCG_23506245
B4DLE8_人間クライビージー31365
C3VMY8_人間クライアブ175
R4UMM2_ヒューマンクライBB2205
B3KQL3_人間119
Q24JT5_人間クライガ105
V9HWB6_人間HEL55160
B4DNC2_人間196
V9HW27_人間HEL-S-101175
H0YCW8_人間クライアブ106
E9PHE4_人間クリア136
E9PNH7_人間クライアブ106
E7EWH7_人間クリア153
B4DL87_人間170
V9HW43_人間HEL-S-102205
E9PR44_人間クライアブ174
Q8IVN0_人間86
B7ZAH2_人間542
C9J5A3_人間HSPB7124
E9PRS4_人間クライアブ69
K7EP04_人間HSPB6137
I3L3Y1_人間クライム97
H0YG30_人間HSPB8152
H9KVC2_ヒューマンクライム272
E9PS12_人間クライアブ77
E9PIR9_ヒューマンAIM1L787
B4DUL6_人間80
I3NI53_人間クライム140
Q9NTH7_人間DKFZp434L1713264
J3KQW1_人間AIM1L296
Q96QW7_人間AIM1316
I3L2W5_人間クライム165
B1AHR5_人間クライBB3113
B4DLI1_人間403
I3L325_人間クライム241
Q7Z3C1_人間DKFZp686A14192191
B4DWM9_ヒューマン154
Q71V83_人間クリア69
Q6P5P8_人間AIM1326
C9JDH2_ヒューマンクライバ2129
B4DIA6_人間155
Q13684_人間56
F8WE04_人間HSPB1186
J3QRT1_ヒューマンクライバ175
E9PRA8_人間クライアブ155
E9PJL7_人間クライアブ130
C9J5N2_人間クライビージー3229
I3L3J9_人間クライム26
C9J659_人間クライビージー3131
D3YTC6_人間HSPB7165

参考文献

  1. ^ Jester JV (2008). 「角膜クリスタリンと細胞透明性の発達」 .細胞・発生生物学セミナー. 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). 「ラットおよびヒトの心臓における低分子熱ショックタンパク質HSP25およびαBクリスタリンの存在量と局在」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-クリスタリンは乳がんの予後不良を予測する新規腫瘍タンパク質である」 . Journal of Clinical Investigation . 116 (1): 261– 270. doi : 10.1172/JCI25888 . PMC 1323258. PMID 16395408 .  
  4. ^パンダ、アロック・クマール;ナンディ、サンディップ・クマール。チャクラボルティ、アヨン。ナガラジ、ラム H.ビスワス、アシス（2016年1月1日）。「α-クリスタリンの構造と機能に対するアルギニン変異の異なる役割」。Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - 一般科目。1860 (1、パート B): 199–210。doi : 10.1016 / j.bbagen.2015.06.004。PMC 4914040。PMID 26080000。  
  5. ^ Fischer D, Pavlidis M, Thanos S (2000). 「白内障性水晶体損傷は、生体内および培養下において外傷性神経節細胞死を予防し、軸索再生を促進する」Investigative Ophthalmology & Visual Science . 41 (12): 3943– 3954. PMID 11053298 . 
  6. ^ Liedtke T, Schwamborn JC, Schröer U, Thanos S (2007). 「再生中の軸索伸長には網膜クリスタリンb2（crybb2）が関与する」 . Molecular & Cellular Proteomics . 6 (5): 895– 907. doi : 10.1074/mcp.M600245-MCP200 . PMID 17264069 . 
  7. ^バートSP (2003)。 「クリスタリン、遺伝子、そして白内障」。医薬品研究の進歩。医薬品研究の進歩。 Fortschritte der Arzneimittelforschung。 Progres des Recherches Pharmaceutiques。 Vol. 60. pp.  205–262 .土井: 10.1007/978-3-0348-8012-1_7。ISBN 978-3-0348-9402-9. PMID  12790344 .
  8. ^ β-γ-クリスタリンとカルシウム - PubMedの結果
  9. ^ Wistow, Graeme (2012-12-01). 「ヒトクリスタリン遺伝子ファミリー」 .ヒューマンゲノミクス. 6 (1) 26. doi : 10.1186/ 1479-7364-6-26 . ISSN 1479-7364 . PMC 3554465. PMID 23199295 .   
  10. ^ Jörnvall H, Persson B, Du Bois GC, Lavers GC, Chen JH, Gonzalez P, Rao PV, Zigler JS Jr (1993). 「ゼータクリスタリンとアルコール脱水素酵素スーパーファミリーの他のメンバーとの比較。機能特性としての変異性」 . FEBS Letters . 322 (3): 240– 244. Bibcode : 1993FEBSL.322..240J . doi : 10.1016/0014-5793(93)81578-N . PMID 8486156. S2CID 562775 .  
  11. ^ Rao PV, Krishna CM, Zigler JS Jr (1992). 「モルモット水晶体由来ゼータクリスタリンの酵素活性の同定と特性評価．新規NADPH:キノン酸化還元酵素」．The Journal of Biological Chemistry．267 (1): 96– 102. doi : 10.1016/S0021-9258( 18 ) 48464-5．PMID 1370456 ． 
  12. ^ Piatigorsky J (1993). 「眼水晶体におけるクリスタリン多様性の謎」.発達ダイナミクス. 196 (4): 267– 272. doi : 10.1002/aja.1001960408 . PMID 8219350. S2CID 45840536 .  
  13. ^ Buss DM, Haselton MG, Shackelford TK, Bleske AL, Wakefield JC (1998). 「適応、外適応、そしてスパンドレル」.アメリカ心理学会誌. 53 (5): 533– 548. doi : 10.1037/0003-066X.53.5.533 . PMID 9612136. S2CID 11128780 .  
  14. ^ Wistow, Graeme (2012-12-01). 「ヒトクリスタリン遺伝子ファミリー」 .ヒューマンゲノミクス. 6 (1) 26. doi : 10.1186/ 1479-7364-6-26 . ISSN 1479-7364 . PMC 3554465. PMID 23199295 .   
  15. ^ a b de Jong WW, Bloemendal H, Hendriks W, Mulders JW (1989). 「眼水晶体クリスタリンの進化：ストレスとの関連性」Trends Biochem. Sci . 14 (9): 365–8 . doi : 10.1016/0968-0004(89)90009-1 . PMID 2688200 . 
  16. ^ Simpson A, Bateman O, Driessen H, Lindley P, Moss D, Mylvaganam S, Narebor E, Slingsby C (1994). 「鳥類眼水晶体デルタクリスタリンの構造は、オリゴマー酵素スーパーファミリーの新たなフォールド構造を明らかにする」Nat . Struct. Biol . 1 (10): 724– 734. doi : 10.1038/nsb1094-724 . PMID 7634077. S2CID 38532468 .  
  17. ^ Augusteyn RC (2004). 「α-クリスタリン：その構造と機能のレビュー」. Clin Exp Optom . 87 (6): 356–66 . doi : 10.1111/j.1444-0938.2004.tb03095.x . PMID 15575808 . S2CID 72202184 .  
  18. ^ Maulucci G, Papi M, Arcovito G, De Spirito M (2011). 「α-クリスタリンの熱構造変化は熱誘起自己凝集を阻害する」. PLOS ONE . 6 (5) e18906. Bibcode : 2011PLoSO...618906M . doi : 10.1371/journal.pone.0018906 . PMC 3090392. PMID 21573059 .  
  19. ^ Augusteyn RC (1998). 「α-クリスタリンポリマーと重合：オーストラリアからの視点」. Int. J. Biol. Macromol . 22 (3): 253–62 . doi : 10.1016/S0141-8130(98)00023-3 . PMID 9650080 . 
  20. ^ Malfois M, Feil IK, Hendle J, Svergun DI, van Der Zandt H (2001). 「シャペロン様活性を有する二量体α-クリスタリンドメインの新規四次構造」 . J. Biol. Chem . 276 (15): 12024– 12029. doi : 10.1074/jbc.M010856200 . PMID 11278766 . 
  21. ^ Wistow G (1990). 「タンパク質スーパーファミリーの進化：脊椎動物水晶体クリスタリンと微生物休眠タンパク質の関係」 . J. Mol. Evol . 30 (2): 140– 145. Bibcode : 1990JMolE..30..140W . doi : 10.1007 / BF02099940 . PMID 2107329. S2CID 1411821 .  
  22. ^ Schoenmakers JG, Lubsen NH, Aarts HJ (1988). 「レンズ核タンパク質の進化：β-およびγ-クリスタリンスーパー遺伝子ファミリー」 . Prog. Biophys. Mol. Biol . 51 (1): 47– 76. doi : 10.1016/0079-6107(88)90010-7 . PMID 3064189 . 
  23. ^ナサニエル・ノックス・カートライト、ペトロス・カルヴォーニス (2005). MRCOphth のための短答問題、パート1.ラドクリフ出版. p. 80. ISBN 978-1-85775-884-9。
  24. ^ Ghosh, Kalyan Sundar; Chauhan, Priyanka (2019)、「クリスタリンとその複合体」、高分子タンパク質複合体II：構造と機能、細胞内生化学、第93巻、Springer International Publishing、pp.  439– 460、doi：10.1007/978-3-030-28151-9_14、ISBN 978-3-030-28151-9、PMID  31939160
  25. ^ 「ユニプロット」。

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