Введение

В анатомии кристаллин — это водорастворимый структурный белок, содержащийся в хрусталике и роговице глаза и отвечающий за прозрачность этих структур. Он также был обнаружен в других тканях, таких как сердце, и в агрессивных опухолях молочной железы. Поскольку установлено, что повреждение хрусталика может стимулировать регенерацию нервов, кристаллины стали объектом нейронаучных исследований. На данный момент показано, что кристаллин βb2 (crybb2) может являться фактором, способствующим росту нейритов.

Функция

Основная функция кристаллинов, по крайней мере, в хрусталике глаза, вероятно, заключается в повышении показателя преломления, не создавая препятствий для прохождения света. Однако это не их единственная функция. Стало очевидно, что кристаллины могут выполнять несколько метаболических и регуляторных функций как внутри хрусталика, так и в других частях организма. Все больше белков, содержащих βγ-кристаллиновые домены, были идентифицированы как белки, связывающие кальций, с греческим ключевым мотивом в качестве нового мотива связывания кальция.

Энзимная активность

Некоторые кристаллины являются активными ферментами, в то время как другие лишены активности, но проявляют гомологию с другими ферментами. Кристаллины разных групп организмов связаны с большим числом различных белков: у птиц и рептилий – с лактатдегидрогеназой и аргининосукцинатлиазой, у млекопитающих – с алкогольдегидрогеназой и хиноновой редуктазой, а у головоногих моллюсков – с глутатион-S-трансферазой и альдегиддегидрогеназой. Активно исследуется вопрос, являются ли эти кристаллины результатом случайного стечения обстоятельств эволюции, когда эти конкретные ферменты случайно оказались прозрачными и высокорастворимыми, или же эти разнообразные ферментативные активности являются частью защитного механизма хрусталика. Использование белка, первоначально эволюционировавшего для выполнения одной функции, для осуществления другой, несвязанной функции, является примером экспаптации.

Классификация

Кристаллины хрусталика глаза позвоночных классифицируются на три основных типа: альфа-, бета- и гамма-кристаллины. Эти различия основаны на порядке их выхода из колонки гель-фильтрационной хроматографии. Они также называются повсеместными кристаллинами. Бета- и гамма-кристаллины (такие как CRYGC) схожи по аминокислотной последовательности, структуре и топологии доменов и поэтому объединены в суперсемейство белков, называемое βγ-кристаллинами. Семейства α-кристаллинов и βγ-кристаллинов составляют основную группу белков, присутствующих в хрусталике. Они встречаются во всех классах позвоночных (хотя гамма-кристаллины представлены в небольшом количестве или отсутствуют в хрусталиках птиц); дельта-кристаллины обнаружены исключительно у рептилий и птиц. Помимо этих кристаллинов, существуют и другие, характерные для определенных таксонов, которые встречаются только в хрусталиках некоторых организмов; к ним относятся дельта-, эпсилон-, тау- и йота-кристаллины. Например, альфа-, бета- и дельта-кристаллины содержатся в хрусталиках птиц и рептилий, а семейства альфа-, бета- и гамма-кристаллинов – в хрусталиках всех остальных позвоночных.

Альфа-кристаллин

Альфа-кристаллин встречается в виде крупных агрегатов, состоящих из двух типов родственных субъединиц (А и В), которые обладают высокой степенью сходства с малыми (15-30 кДа) белками теплового шока (sHsps), особенно в С-концевых половинах. Связь между этими семействами обусловлена классическим дублированием и дивергенцией генов, произошедшим от семейства малых белков теплового шока, что позволило адаптироваться к новым функциям. Дивергенция, вероятно, произошла до эволюции хрусталика глаза, при этом альфа-кристаллин обнаруживается в небольших количествах в тканях вне хрусталика. Предполагается, что эти функции важны для поддержания прозрачности хрусталика и предотвращения развития катаракты. Это подтверждается тем, что мутации альфа-кристаллина ассоциированы с формированием катаракты. N-концевой домен альфа-кристаллина не требуется для димеризации или шаперонной активности, но, по-видимому, необходим для формирования агрегатов более высокого порядка.