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 との関連性は、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の多くが、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
クリスタリンには活性酵素もあれば、活性を欠くものの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った。[12]もともと1つの機能を持って進化したタンパク質が別の無関係な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。[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
脊椎動物の眼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クリスタリンと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にまとめられています。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が（ただし、鳥類の水晶体ではγ-クリスタリンは少ないか、存在しません）、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 | ||||||||
| |||||||||
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ったと考えられ、アルファクリスタリンは水晶体外の組織にも少量存在しています。[15]
アルファクリスタリンは、変性タンパク質の沈殿を防ぎ、細胞のストレス耐性を高めるなど、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[要出典]。
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 | ||||||||
| SCOP2 | 4gcr / スコープ / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
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アミノ酸残基からなる各モチーフは、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]
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| UniProtエントリ名 | 代替遺伝子名 | 長さ |
|---|---|---|
| AIM1L_人間 | AIM1L クライBG2 | 616 |
| AIM1_人間 | AIM1 クライブG1 | 1723 |
| ARLY_HUMAN | アメリカ手話 | 464 |
| CRBA1_人間 | クライバ1 クライバ1 | 215 |
| CRBA2_人間 | クライバ2 | 197 |
| CRBB1_人間 | クライBB1 | 252 |
| CRBA4_人間 | クライバ4 | 196 |
| CRBB2_人間 | クリBB2 クリB2 クリB2A | 205 |
| CRBB3_人間 | クライブ3 クライブ3 | 211 |
| CRBG3_人間 | クライビージー3 | 1022 |
| CRBS_HUMAN | クライグス クライグ8 | 178 |
| CRGA_人間 | クライガ クライグ1 | 174 |
| CRGC_ヒューマン | クライグ クライグ3 | 174 |
| CRGB_人間 | CRYGB CRYG2 | 175 |
| CRGN_人間 | クライン | 182 |
| CRGD_HUMAN | クライグド クライグ4 | 174 |
| CRYAA_HUMAN | CRYAA CRYA1 HSPB4 | 173 |
| 泣き虫人間 | クライアブ クライア2 | 175 |
| CRYL1_HUMAN | CRYL1 泣き声 | 319 |
| クライムヒューマン | クリム・THBP | 314 |
| HSPB2_人間 | HSPB2 | 182 |
| HSPB3_人間 | HSPB3 HSP27 HSPL27 | 150 |
| HSPB8_人間 | HSPB8 クライアック E2IG1 HSP22 PP1629 | 196 |
| HSPB7_人間 | HSPB7 CVHSP | 170 |
| HSPB9_人間 | HSPB9 | 159 |
| HSPB1_人間 | HSPB1 HSP27 HSP28 | 205 |
| HSPB6_人間 | HSPB6 | 160 |
| IFT25_人間 | HSPB11 C1orf41 IFT25 HSPC034 | 144 |
| MAF_人間 | MAF | 373 |
| ODFP1_人間 | ODF1 ODFP | 250 |
| QORL1_人間 | クライズル1 4P11 | 349 |
| QOR_HUMAN | クライズ | 329 |
| ZEB1_人間 | ZEB1 AREB6 TCF8 | 1124 |
| Q9UFA7_人間 | DKFZp434A0627 クライグス hCG_16149 | 120 |
| B4DU04_人間 | AIM1 hCG_33516 | 542 |
| A8KAH6_人間 | HSPB2 hCG_39461 | 182 |
| Q6ICS9_人間 | HSPB3 hCG_1736006 | 150 |
| Q68DG0_人間 | DKFZp779D0968 HSPB7 | 174 |
| Q8N241_人間 | HSPB7 hCG_23506 | 245 |
| B4DLE8_人間 | クライビージー3 | 1365 |
| C3VMY8_人間 | クライアブ | 175 |
| R4UMM2_ヒューマン | クライBB2 | 205 |
| B3KQL3_人間 | 119 | |
| Q24JT5_人間 | クライガ | 105 |
| V9HWB6_人間 | HEL55 | 160 |
| B4DNC2_人間 | 196 | |
| V9HW27_人間 | HEL-S-101 | 175 |
| 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-102 | 205 |
| E9PR44_人間 | クライアブ | 174 |
| Q8IVN0_人間 | 86 | |
| B7ZAH2_人間 | 542 | |
| C9J5A3_人間 | HSPB7 | 124 |
| E9PRS4_人間 | クライアブ | 69 |
| K7EP04_人間 | HSPB6 | 137 |
| I3L3Y1_人間 | クライム | 97 |
| H0YG30_人間 | HSPB8 | 152 |
| 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 | AIM1L | 787 |
| B4DUL6_人間 | 80 | |
| I3NI53_人間 | クライム | 140 |
| Q9NTH7_人間 | DKFZp434L1713 | 264 |
| J3KQW1_ヒューマン | AIM1L | 296 |
| Q96QW7_人間 | AIM1 | 316 |
| I3L2W5_人間 | クライム | 165 |
| B1AHR5_人間 | クライBB3 | 113 |
| B4DLI1_人間 | 403 | |
| I3L325_人間 | クライム | 241 |
| Q7Z3C1_人間 | DKFZp686A14192 | 191 |
| B4DWM9_ヒューマン | 154 | |
| Q71V83_人間 | クリア | 69 |
| Q6P5P8_人間 | AIM1 | 326 |
| C9JDH2_ヒューマン | クライバ2 | 129 |
| B4DIA6_人間 | 155 | |
| Q13684_人間 | 56 | |
| F8WE04_人間 | HSPB1 | 186 |
| J3QRT1_人間 | クライバ1 | 75 |
| 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3 | 229 |
| I3L3J9_人間 | クライム | 26 |
| C9J659_人間 | クライビージー3 | 131 |
| D3YTC6_人間 | HSPB7 | 165 |
参考文献
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さらに読む
外部リンク
- 米国国立医学図書館医学件名表（MeSH）のクリスタリン
- 米国国立医学図書館医学件名表題集（MeSH）のアルファクリスタリン
- クリスタリン：今月の分子 2015年10月25日アーカイブ、 David Goodsell、RCSBタンパク質データバンク
