白内障是全世界的第一位致盲眼病,其发病机制目前尚不清楚,流行病学提示其发病因素众多,其中紫外光辐射引起的氧化应激损伤所致晶状体可溶蛋白的聚集,从而转变为不可溶蛋白已被大量基础研究所证实,但对晶状体蛋白结构变化特征及与功能之间的关系并不明确。α晶状体蛋白作为晶状体的最主要成分,在维持晶状体透明中起最为重要的作用。本课题计划利用物理学新技术,揭示紫外光诱导α晶状体蛋白动态结构变化特征以及结构和蛋白功能的关系,进一步认识晶状体混浊的形成机制,并明确α晶状体蛋白在紫外辐射损伤后的逆转可能及其所应具备的条件,为临床防治白内障筛选可保护或逆转α晶状体蛋白分子伴侣活性的药物提供实验依据。
α-crystallin;secondary structure;chaperone activity;UV-B irradiation;cataract
白内障是全世界的第一位致盲眼病,其发病机制目前尚不清楚,流行病学提示其发病因素众多,其中紫外光辐射引起的氧化应激损伤所致晶状体可溶蛋白的聚集,从而转变为不可溶蛋白已被大量基础研究所证实,但对晶状体蛋白结构变化特征及与功能之间的关系并不明确。α晶状体蛋白作为晶状体的最主要成分,在维持晶状体透明中起最为重要的作用。本课题计划利用物理学新技术,揭示紫外光诱导α晶状体蛋白动态结构变化特征以及结构和蛋白功能的关系,进一步认识晶状体混浊的形成机制,并明确α晶状体蛋白在紫外辐射损伤后的逆转可能及其所应具备的条件,为临床防治白内障筛选可保护或逆转α晶状体蛋白分子伴侣活性的药物提供实验依据。 本课题显示FTIR光谱随着紫外线照射时间延长,呈现一个从1631cm-1到1645cm-1蓝移的过程,对应的是分子内反平行β折叠结构向无规卷曲结构的转变过程。当照射时间少于2天时,红外光谱强度在1631 cm-1附近有明显的减少,在1645 cm-1附近有明显的增加;当照射时间超过2天时,红外光谱强度在1631 cm-1附近有微弱的减少,在1645 cm-1附近有微弱的增加。酪氨酸组分随着紫外线照射时间的变化在照射2天时也存在着一个转折点,和分子内反平行β折叠结构随照射时间的变化有着明显的一致性。胰岛素法测α晶状体蛋白分子伴侣活性结果显示,当照射时间小于2天时,α晶状体蛋白仍具有很强的分子伴侣活性,此后随着照射时间延长,α晶状体蛋白分子伴侣活性逐渐下降,直到照射时间6天后,分子伴侣活性不再发生改变。 紫外线(308nm)照射后α晶状体蛋白二阶结构、酪氨酸残基及分子伴侣活性变化呈现高度一致性, 推测紫外线辐射首先对α晶状体蛋白分子内反平行β折叠结构造成损伤,导致其分子伴侣活性的下降,而分子伴侣活性位点可能更接近于β折叠的疏水末端。