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解剖学では、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、 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、悪性乳がんの腫瘍でも確認されています。[2] [3]眼の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では、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と体の他の部分の両方で、いくつかの代謝機能と調節機能を持っている可能性があることが明らかになっています。 [7] βγ-クリスタリンドメインを含むより多くのタンパク質が、ギリシャの鍵モチーフを新しいカルシウム結合モチーフとして持つ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
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。[9] [10]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と関連し、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と関連し、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。これらの特定の酵素がたまたま透明で溶解性が高いという点でこれらのクリスタリンが進化の偶然の産物なのか、またはこれらの多様な酵素活性が水晶体の保護機構の一部なのかは、現在も研究が進められているテーマである。[11]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2番目の機能を果たすようにリクルートされることは、適応外適応の一例である。[12]
分類
脊椎動物の眼の水晶体由来のクリスタリンは、主に 3 つのタイプに分類されます。アルファ、ベータ、ガンマ クリスタリンです。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溶出する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。ベータ クリスタリンとガンマ 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ます。これらはすべての脊椎動物クラスに存在します (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ません)。デルタ クリスタリンは爬虫類と鳥類にのみ存在します。[13] [14]
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見られる分類群固有のクリスタリンがあります。これには、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。たとえば、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見られ、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見られます。
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 | ||||||||
| パム | PF00525 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
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アルファクリスタリンは、2種類の関連サブユニット（AとB）から構成される大きな凝集体として存在し、特にC末端側半分が小型（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の関係は、小型HSPファミリーからの古典的な遺伝子重複と分岐であり、新しい機能への適応を可能にしています。分岐はおそらく眼の水晶体の進化以前に発生し、水晶体外の組織に少量のアルファクリスタリンが見つかります。[13]
αクリスタリンは、変性タンパク質の沈殿を防ぎ、細胞のストレス耐性を高める能力を含むシャペロンのような特性を持っています。 [15]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。[16]これは、α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化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。[17] [18]
ベータおよび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 | クリスタル | ||||||||
| パム | PF00030 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00197 | ||||||||
| SCOP2 | 4gcr / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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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。[19] [20]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ており、それぞれが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接続ペプチドで接続されています。約40アミノ酸残基の長さの各モチーフは、独特のギリシャの鍵パターンで折り畳まれています。ただし、ベータクリスタリンは複雑な分子群で構成された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。[21] [22]
参考文献
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- ^ 「ユニプロット」。
さらに読む
外部リンク
- 米国国立医学図書館の医学件名標目(MeSH)におけるクリスタリン
- 米国国立医学図書館医学件名表(MeSH)のアルファクリスタリン
- レンズクリスタリン結晶構造[永久リンク切れ ]クリスティン・スリングスビー、バークベック大学
- クリスタリン：今月の分子 2015-10-25 にWayback Machineにアーカイブ、David Goodsell、RCSB タンパク質データバンク