Charakterisierung von βB2-Kristallin Tryptophanmutanten zeigt zwei verschiedene Faltungzustände in Lösung

Konservierte Tryptophanreste sind entscheidend für die Struktur und die Stabilität von β/γ-Kristallin in den Linsen von Wirbeltieren. Während des Alterns, in dem die Linsen kontinuierlich ultravioletter Strahlung und anderen Umweltbelastungen ausgesetzt sind, wird die Oxidation von Tryptophanresten im β/γ-Kristallin ausgelöst, die die Linsenproteine unterschiedlich stark beeinflusst. Kynurenin-Derivate, die durch Oxidation von Tryptophan gebildet werden, sammeln sich an, was zur Destabilisierung und Unlöslichkeit von β/γ-Kristallin führt, was mit der altersbedingten Kataraktbildung korreliert. Um den Einfluss der Tryptophanmodifikation auf die Struktur und Stabilität von humanem βB2-Kristallin zu verstehen, wurden fünf Tryptophanreste in Phenyalanin umgewandelt, wobei dessen Ähnlichkeit in Struktur und Hydrophilität zu Kynurenin berücksichtigt wurde. Unter allen Mutanten veränderten W59F und W151F die Stabilität und Homo-Oligomerisierung von βB2-Kristallin; W59F förderte die Tetramerisierung, während W151F die Oligomerisierung blockierte. Die meisten W59F-Dimere verwandelten sich innerhalb eines Monats in Tetramere, und das getrennte Dimer und Tetramer von W59F zeigten unterschiedliche Strukturen und Hydrophobizität, was darauf hindeutet, dass sich die biochemischen Eigenschaften von βB2-Kristallin im Laufe der Zeit ändern. Durch den Einsatz von SAXS fanden wir heraus, dass das Dimer von βB2-Kristallin in Lösung dem Gitter-Dimer von βB1-Kristallin (face-en-face) ähnelte, während das Tetramer von βB2-Kristallin in Lösung dem Gitter-Tetramer (domain-swapped) ähnelte. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Homo-Oligomerisierung von βB2-Kristallin potenzielle Inter-Untereinheit-Reaktionen umfasst, wie Dissoziation, Entfaltung und Neubildung der Dimere zu einem Tetramer in Lösung. Die W>F-Mutanten sind nützlich, um verschiedene Faltungzustände von βB2-Kristallin in der Linse zu untersuchen.