МУТАЦИИ ГЕННОГО КЛАСТЕРА CRYG
Мутации в ряде гамма-кристаллиновых генов (CRYG-A, -B, -D и -E) ассоциировались с различными моделями мышиных катаракт ( Cartier M.,1992 ; Santhiya S.,1995 ; Klopp N.,1998 ; Smith R.S.,2000 ). К настоящему времени в гамма-кристаллиновом кластере человека выявлен ряд мутационных изменений при аутосомно-домонантной катаракте с различными фенотипическими проявлениями.
Cartier M. и Rodriguez I.R. детерминировали мутации в гамма-E кристаллиновом гене (CRYGE) морской свинки и мыши ( Rodriguez I.R.,1992 ; Cartier M.,1992 ). Brakenhoff R.H. при аутосомно-доминантной Coppock-like катаракте человека зарегистрировал десятикратное увеличение экспресси мРНК гамма-кристаллина, кодирующей укороченный пептид, вследствие нуклеотидных изменений в промоторной области гамма-E кристаллинового псевдогена (CRYGE) продуцирующиего N-терминальный фрагмент протеина, отложение которого и вызывало катаракту ( Brakenhoff R.H.,1994 ). Однако, впоследствии оказалось, что данный тип катаракты обусловлен мутацией гамма-C кристаллинового гена CRYGC ( Heon E.,1999b ).
Позднее при анализе Coppock-like катаракте человека была идентифицирована миссенс мутация. Трансверсия нуклеотидов (аденин-цитозин) обусловливала замену аминокислот (треонин-5-пролин) в высококонсервативном сегменте второго экзона гамма-С кристаллинового гена (CRYGC) ( Heon E.,1999a ). Данная мутационная аминокислотная замена не сказывается на гомогенных взаимодействиях (с кристаллинами гамма-С), но взаимодействия с другими кристаллинами - альфа-А, альфа-В и бета-В2 кристаллинами значительно снижается. Таким образом, в гомогенных и гетерогенных взаимодействиях используются различные сайты или домены кристаллины гамма-С, и мутации нарушают белок-белковые взаимодействия, обусловливающие снижение растворимости белков и способствующие формированию катаракты ( Fu L.,2003 ).
В случае аутосомно-доминантной зонулярной катаракты в гамма-С кристалииновом гене (CRYGC) была зарегистрирована дупликация из 5 нуклеотидов (GCGGC) во втором экзоне ( Ren Z.,2000 ). Данная мутация нарушала процесс рамки считывания и приводила к синтезу нестабильного протеина, так как в первом "Greek key" мотиве сохранялась нормальная пептидная последовательность только из 38 аминокислот, за которой следовала искаженная пептидная последовательность из 52 аминокислот.
При ламелярной катаракте в 3 экзоне гена CRYGC нуклеотидная транзиция цитозин-тимин (C-T) обусловливала аминокислотную замену аргинин-триптофан (R168W) ( Santhiya S.,2002 ).
Santhiya S. идентифицировал две мутации в гамма-D кристаллиновом гене (CRYGD). Гетерозиготная трансверсия (C-A) во втором экзоне гена CRYGD, сопровождающая аминокислотную замену pro-23-thr, обусловливала развитие врожденной ламелярной катаракты ( Santhiya S.,2002 ). В случае врожденной центральной ядерной катаракты нуклеотидная замена G-A в гене CRYGD приводила к возникновению терминирующего кодона (P156X) и как следствие к обрыву синтезируемого пептида ( Santhiya S.,2002 ).
Nandrot E. выявил трансверсию C-A в гене CRYGD, приводящую к аминокислотной мутационной замене (P23T) в гамма-D кристаллине, при аутосомно-доминантной врожденной катаракте ( Nandrot E.,2003 ). Гамма-кристаллиновые протеины складываются в два домена, не имеющих свободных петель. Каждый домен состоит из двух "Greek key" мотивов, каждый из мотивов имеет свернутую шпильку, обеспечивающую стабильность между двумя бета-полосами ( Meakin S.,1985 ). Мутационное поражение P23T вызывало повреждение "Greek key" пептидного мотива, играющего важную роль в определении топологии при сворачивании пептида. Это дает основание предполагать, что P23T мутация изменяет процесс скручивания пептида и уменьшает термодинамическую стабильность и растворимость белка.
Транзиция нуклеотидов (гуанин-аденин) во втором экзоне гамма-D кристаллинового гена (CRYGD), сопровождающаяся заменой аминокислот аргинин-гистидин (R58H), была зарегистрирована в случае aculeiform катаракты ( Heon E.,1999a ). Данная мутационная замена аминокислот вносила изменение в заряд пептида и создавала водородные связи в 171, 172 и 173 положениях, являющихся кристаллографическими контактными сайтами, при изменении которых нарушается процесс сворачивания пептида, вследствие чего увечивается регидность или изменяется его стабильность. Таким образом, мутация R58H: 1) дестабилизирует контакт между линзоволокнистыми клетками, ответственными за транспорентность, и 2) обусловливает ненадлежащее сворачивание кристаллина-D и его соответствующую агрегацию, следствием которой является помутнение глазных линз.
В гамма-D кристаллиновом гене (CRYG-D) была зарегистрирована миссенс мутация в случае аутосомно-доминантной ювенильной точечной катаракты ( Stephan D.A.,1999 ). Аминокислотная мутационная замена аргинина на цистеин (R14C) обусловливала формирование дисульдно-связанных олигомеров, тогда как в норме просходит образование дисульдно-связанных димеров, но не олигомеров ( Pande A.,2001a ).
Ювенильная катаракта связана с мутационной трансверсией (С-А) в гене CRYGD и соответствующей заменой аминокислот аргинин-серин (R36S) в гамма-D кристаллине ( Kmoch S.,2000 ). Как предполагает автор, данное мутационное поражение обусловливает кристаллизацию гамма-D протеина в хрусталике глаза.
В китайской семье с аутосомно-доминантной прогрессивной полиморфной кортикальной катарактой в гамма-S кристаллиновом гене идентифицировали гетерозиготную трансверсию G-T в 1619 нуклеотиде, приводящую на пептидном уровне к мутационной замене глицина на валин в 18 кодоне (G18V) ( Sun H.,2005 ).
