Гидратационные свойства молекулярного шаперона α-кристаллина в хрусталике быка

Аннотация

Проведены топографические исследования фракций кристаллинов в различных морфологических слоях хрусталика молодого и взрослого быка. Используя метод тонкослойного изоэлектрического фокусирования в полиакриламидном геле (ИЭФ), получены профили кристаллинов для каждого слоя хрусталика. Водорастворимые (ВР) кристаллины из экваториальной зоны хрусталика разделяются на высокомолекулярные (ВМ) α_L-, β_H-, β_L-, β_S– и γ-кристаллины. Исследование природы водонерастворимой (ВН) белковой фракции в выделенных слоях хрусталика выявило агрегированное состояние α_L-, β_L-, β_S– и γ-кристаллинов, скрытых в центральной полости шаперона α-кристаллина, в различных областях хрусталика. Данные ИЭФ указывают на шапероноподобную функцию (предотвращение агрегации белков) α-кристаллина в ядре и внутреннем кортексе хрусталика, однако не в его наружных кортикальных слоях. Используя различные методики, изучали связывание воды α-кристаллином хрусталика быка, коллагеном кожи теленка и бычьим сывороточным альбумином (БСА). Поглощение воды оценивали волюметрически в экспериментах по десорбции под высоким вакуумом, а также гравиметрически в экспериментах с контролируемой газовой средой. Для изучения гидратации образцов белка и определения времен спин-спиновой релаксации (T₂) протонов воды, абсорбированной на белках, использовали метод ЯМР-спиновое эхо. Изолированные хрусталики белка рассекали на 11–12 морфологических слоев (от переднего кортекса через ядро к заднему кортексу) и содержание воды измеряли в отношении к сухому весу белков в индивидуальных слоях. При относительной влажности P/P₀ = 0,75, α-кристаллин не абсорбировал воду, что указывает на экспонирование гидрофобных участков белка в водный раствор. При относительной влажности P/P₀ = 1,0 поглощение воды α-кристаллином составляло 17% при однокомпонентном характере спинового эха (T₂ = 3 мс). Добавление воды к α-кристаллину до содержания около 50% по весу, увеличивало показатель T₂ = 8 мс с одной единственной компонентой спада сигнала спинового эха. Однокомпонентный характер спада сигнала спинового эха указывает на прочное связывание воды α-кристаллином. При относительной влажности P/P₀ = 1,0 коллаген и БСА абсорбировали соответственно 19,3 и 28% воды и показывали двухкомпонентную кривую спада с показателем T₂ около 5 и 40 мс соответственно. Эти результаты указывают на наличие двух фракций воды в коллагене и БСА, которые пространственно разделены. Данные ИЭФ указывают на прочное связывание воды α-кристаллином со сходным распределением воды в слоях хрусталика. Таким образом, показано, что α-кристаллин иммобилизует воду в большей степени, чем другие белки, такие как коллаген и БСА. Указанные результаты проливают свет на структурные свойства α-кристаллина и его способность к супергидратации и имеют важные приложения для понимания механизма шапероноподобного действия указанного белка в хрусталике и внеглазных тканях организма.

Текст статьи

Пожалуйста, введите код, чтобы получить PDF файл с полным текстом статьи: