Proteomics and aging of crystalline lens: a systematic review of basic science
Creators: name: Καρακώστα, Χριστίνα Κυριάκου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Πρωτεϊνωµατική
Γήρανση
Κρυσταλλοειδής φακός
Proteomics
Aging
Crystalline lens

description: Purpose: The aim of this systematic review is to identify all the available data on human lens proteomics with a critical role to age-related cataract formation in order to elucidate the physiopathology of the aging lens. Materials and methods: We searched on Medline and Cochrane databases. The search generated 206 manuscripts. We included all original proteomic studies that investigated human cataractous lenses using mass spectrometry. Results: Cataractous lens contained αB-crystallin in contrast to the normal lens. Phosphorylated αB-crystallin forms were abundant in the cortical region of older lenses. The primary phosphorylation targets in the lens were βB1- and βB2-crystallin, which showed differential expression in the cataractous lens in contrast with the normal ones. A novel mutation L52F was identified. HMW aggregates were observed only in ARNC lens, and αAcrystallin was the most abundant protein in these aggregates. In ARC lens an unnamed crystalline-like protein, gi|194380530, was detected with significantly higher content compared to controls. The levels of CRYAB and glutathione synthetase were down-regulated compared to normal lenses. The molecular functions corresponding to external stress (hypoxia, drugs, estrogen, and viruses) were specific to the ARC lenses. Cys111 in recombinant hγD crystallins was critically involved in disulfide bond formation catalyzed by diamide as well as in the non-oxidative aggregation and precipitation by Cu2+. Conclusion: αB-crystallin may play a role in the insolubilization process of other crystallins, and its phosphorylated forms may alter its stability and chaperone function leading to cataract formation. The novel mutation of L52F may modify the structure and the chaperone activity of αA-crystallin. The HMW aggregates, containing carbonyl reductase-1, suggest that crystallins might be more vulnerable to oxidative stress due to diminished activity of the particular enzyme. CRYAB and glutathione synthetase may be involved in ARNC pathogenesis through their association with oxidative stress and abnormal protein aggregation.
description: Σκοπός: Ο σκοπός αυτής της συστηματικής ανασκόπησης είναι να εντοπίσει όλα τα διαθέσιμα δεδομένα που αφορούν στην πρωτεϊνωµατική του ανθρώπινου φακού με κριτικό ρόλο στην δημιουργία γεροντικού καταρράκτη ώστε να αποσαφηνιστεί η παθοφυσιολογία του γηράσκοντος φακού. Υλικά και Μέθοδοι: Έγινε αναζήτηση σε δύο βάσεις δεδομένων, στη Medline και στην Cochrane. Το αποτέλεσμα αυτής της αναζήτησης ήταν η εύρεση 206 άρθρων. Συμπεριλάβαμε όλες τις αυθεντικές μελέτες πρωτεϊνωµατικής οι οποίες είχαν αναλύσει ανθρώπινους φακούς με καταρράκτη χρησιμοποιώντας φασματομετρίας μάζας. Αποτελέσματα: Οι φακοί με καταρράκτη περιέχουν αB-κρυσταλλίνη σε αντίθεση με υγιείς φακούς. Σχηματισμοί φωσφορυλιωμένης αB-κρυσταλλίνης βρέθηκαν άφθονες στις φλοιώδεις περιοχές ηλικιωμένων φακών. Οι κυρίαρχοι στόχοι φωσφορυλίωσης στο φακό ήταν οι βB1- και βB2-κρυσταλλίνη, οι οποίοι παρουσίασαν διαφορετική έκφραση στους φακούς με καταρράκτη σε σχέση με τους υγιείς. Μία νέα μετάλλαξη, η L52F, εντοπίστηκε. Σύμπλοκα υψηλού μοριακού βάρους παρατηρήθηκαν μόνο στους φακούς με πυρηνικό καταρράκτη σχετιζόμενο με την ηλικία, και η αA-κρυσταλλίνη αφθονούσε σε αυτά τα σύμπλοκα. Στους φακούς με καταρράκτη σχετιζόμενο με την ηλικία εντοπίστηκε μία άγνωστη πρωτεΐνη που έμοιαζε με κρυσταλλίνη, σε σημαντικά αυξημένα επίπεδα σε σχέση με τους φακούς-μάρτυρες. Τα επίπεδα της Β-αλυσίδας της α-κρυσταλλίνης και της συνθετάσης της γλουταθειόνης υποπαράγονταν σε σχέση με υγιείς φακούς. Οι μοριακοί μηχανισμοί που απαντούν στο εξωτερικό στρες (υποξία, φάρμακα, οιστρογόνα και ιοί) φάνηκαν να είναι ειδικοί στους φακούς με καταρράκτη σχετιζόμενο με την ηλικία. Η Cys111 στην ανασυνδυασμένη hγD κρυσταλλίνη συμμετέχει σημαντικά στο σχηματισμό δισουλφυδικών δεσμών που καταλύονται από τη διαμίδη, στην μη οξειδωτική συσσώρευση και στην καθίζηση από Cu2+. Συμπεράσματα: Η αB-κρυσταλλίνη πιθανώς παίζει ρόλο στην διαδικασία της αδιαλυτοποίησης των άλλων κρυσταλλινών και οι φωσφορυλιωμένες μορφές αυτών μπορεί να τροποποιούν τη σταθερότητα της και τη λετουργία της ως τσαπερόνιο και να οδηγεί έτσι στο σχηματισμό καταρράκτη. Η νέα μετάλλαξη L52F μπορεί να τροποποιεί τη δομή και την δραστικότητα ως τσαπερόνιο της αA-κρυσταλλίνης. Τα σύμπλοκα υψηλού μοριακού βάρους, καθώς περιείχαν καρβονυλ-ρεδουκτάση-1, δείχνουν πως οι κρυσταλλίνες μπορεί να είναι πιο ευαίσθητες στο οξειδωτικό λόγω μειωμένης δραστικότητας του συγκεκριμένου ενζύμου. Η Β-αλυσίδα της α-κρυσταλλίνης και η συνθετάσης της γλουταθειόνης μπορεί να εμπλέκονται στην παθογένεια του πυρηνικού καταρράκτη σχετιζόμενου με την ηλικία μέσω του ρόλου τους στο οξειδωτικό στρες και στην συσσώρευση πρωτεϊνικών συμπλόκων.