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αBクリスタリン(HspB5)のN末端ドメインにおける白内障関連変異の影響
Effect of cataract-associated mutations in the N-terminal domain of αB-crystallin (HspB5).
PMID: 32533979 DOI: 10.1016/j.exer.2020.108091.
抄録
αBクリスタリン(HspB5)の3つの白内障関連ミスセンス変異体(R11H, P20S, R56W)の物理化学的性質を解析した。R11H変異体のオリゴマーは小さく、P20S変異体及びR56W変異体のオリゴマーは野生型のオリゴマーよりも大きかった。P20S変異体は野生型のHspB5や他の2つのHspB5変異体に比べて熱安定性が低かった。すべてのHspB5変異体は、眼球レンズの純正成分であるαA-クリスタリン(HspB4)とヘテロオリゴマー複合体を形成することができたが、P20S変異体とR5変異体では、αA-クリスタリンとヘテロオリゴマー複合体を形成することができなかった。しかし、P20SおよびR56W変異体は、これらの複合体の形成にはあまり効果がなく、これらの変異体とHspB4によって形成され、イオン交換クロマトグラフィーで分析されたヘテロオリゴマー複合体の性質は、野生型HspB5およびHspB4によって形成されたものとは異なっていた。すべてのHspB5変異体はまた、別のパートナータンパク質であるHspB6とヘテロオリゴマー化していた。特に、2つの異なるサイズのホモオリゴマーを形成するP20S変異体では、小さい方のホモオリゴマー集団のみがHspB6と相互作用することができた。P20S変異体とR56W変異体は、UV照射したβ-クリスタリンをモデル基質として用いた場合、野生型HspB5よりも低いシャペロン様活性を有していた。重要なことは、3つの変異はすべてαBクリスタリンのN末端ドメインに存在する3つの短いα-らせん領域に局在していることである。これらの観察結果は、これらの領域の重要な構造的・機能的役割を示唆している。これに対応して、これらの局所的な変異は、最終的には臨床的に関連する白内障をもたらすことになる。
Physico-chemical properties of three cataract-associated missense mutants of αB-crystallin (HspB5) (R11H, P20S, R56W) were analyzed. The oligomers formed by the R11H mutant were smaller, whereas the oligomers of the P20S and R56W mutants were larger than those of the wild-type protein. The P20S mutant possessed lower thermal stability than the wild-type HspB5 or two other HspB5 mutants. All HspB5 mutants were able to form heterooligomeric complexes with αA-crystallin (HspB4), a genuine component of eye lens. However, the P20S and R56W mutants were less effective in the formation of these complexes and properties of heterooligomeric complexes formed by these mutants and HspB4 and analyzed by ion-exchange chromatography were different from those formed by the wild-type HspB5 and HspB4. All HspB5 variants also heterooligomerized with another partner protein, HspB6. Specifically for the P20S mutant forming two distinct sizes of homooligomers, only the smaller homooligomer population was able to interact with HspB6. P20S and R56W mutants possessed lower chaperone-like activity than the wild-type HspB5 when UV-irradiated β-crystallin was used as a model substrate. Importantly, all three mutations are localized in three earlier postulated short α-helical regions present in the N-terminal domain of αB-crystallin. These observations suggest an important structural and functional role of these regions. Correspondingly, therein localized mutations ultimately result in clinically relevant cataracts.
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