本文選題：晶狀體蛋白αB(CRYAB) + 白內(nèi)障�。� 參考：《中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)》2017年碩士論文

【摘要】：硅油具有低密度和高表面張力的理化特性,可以作為一種重要的玻璃體眼內(nèi)壓填充材料,用于治療復(fù)雜性視網(wǎng)膜脫落癥。但在使用過程中,也帶來了一系列的眼科并發(fā)癥,包括角膜病、前房硅油乳化、青光眼和白內(nèi)障等。在硅油填充手術(shù)六個月后,白內(nèi)障的發(fā)病率高達(dá)百分之百,但具體的致病分子機(jī)制仍不明確,有報導(dǎo)認(rèn)為可能是硅油眼內(nèi)填充手術(shù)結(jié)合多種因素誘發(fā)了白內(nèi)障等疾病。然而在這些分析中都沒有談及硅油分子本身是否會對晶狀體蛋白有直接的影響。早期有文獻(xiàn)報道稱硅油能夠誘導(dǎo)某些蛋白的積聚,形成較大的蛋白積聚體,具體表現(xiàn)為蛋白類生物醫(yī)藥存儲于殘留硅油的容器內(nèi)會導(dǎo)致蛋白發(fā)生積聚,如胰島素、抗體等。為探討硅油導(dǎo)致白內(nèi)障的分子機(jī)制,本論文研究了硅油對晶狀體蛋白積聚特性的影響。形成白內(nèi)障最重要的因素是晶狀體蛋白積聚形成淀粉樣纖維,改變了原本透明的晶狀體,使得晶狀體白化。晶狀體蛋白有多種組分,在晶狀體內(nèi)高度有序地組織以維持晶狀體的高度透明,其成分在生命周期內(nèi)基本不會變化。但隨著個體年齡的增長,晶狀體蛋白會越發(fā)不穩(wěn)定,更容易形成淀粉樣纖維,故白內(nèi)障的發(fā)病與個體年齡成正相關(guān)性。晶狀體蛋白分為α、β、γ三個家族。β和γ家族蛋白在晶狀體內(nèi)功能尚不十分明確。在所有晶體蛋白中,α晶體蛋白占有50%,其組織中濃度可以達(dá)到幾百毫克每毫升。α晶體蛋白分為αA-和αB-晶體蛋白,其功能是作為分子伴侶預(yù)防β和γ晶狀體蛋白的積聚,維持晶狀體的透明度,其中,αA和αB晶體蛋白在其它組織中均存在,αB更為存在更為普遍。因此,我們推測硅油填充手術(shù)后白內(nèi)障的發(fā)病,可能是由于硅油直接與晶狀體蛋白相互作用,使晶狀體蛋白發(fā)生積聚導(dǎo)致的。我們以關(guān)鍵的晶狀體蛋白αB(CRYAB)作為研究對象,在體外研究硅油對晶狀體蛋白積聚性的影響。在本文中,我們使用了多種手段來研究CRYAB溶液在加入硅油后的積聚特性的變化。檢測蛋白溶液在硅油存在條件下OD值的變化,發(fā)現(xiàn)硅油存在時蛋白溶液的OD值明顯高于未含有硅油的對照組,且在一定的時間范圍內(nèi),隨著時間的延長,OD值也隨之增加,說明硅油促進(jìn)積聚的效果愈加明顯。我們還使用納米顆粒分析儀分析了蛋白積聚顆粒大小的變化,進(jìn)一步證實了在一定時間范圍內(nèi),硅油的存在能使蛋白積聚顆粒的粒度更大以及顆粒物濃度更高。對蛋白形成積聚物還使用了剛果紅染色鑒定法,發(fā)現(xiàn)積聚物能被剛果紅染成紅色,且在偏振光顯微鏡下觀察程蘋果綠色,鑒定蛋白積聚物可能為淀粉樣積聚。此外,使用硫磺素(ThT)測定蛋白質(zhì)β片層結(jié)構(gòu)含量隨積聚過程的變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨孵育時間延長ThT熒光值升高,也說明晶狀體蛋白可能發(fā)生了淀粉樣性質(zhì)的積聚。使用圓二色譜儀測量晶狀體蛋白的二級結(jié)構(gòu)變化,發(fā)現(xiàn)α螺旋含量下降,β片層含量升高,說明α螺旋結(jié)構(gòu)向β片層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。此外,使用熒光分子ANS結(jié)合蛋白質(zhì)分子的疏水區(qū)域,結(jié)果表明蛋白質(zhì)表面的的疏水性增強(qiáng),且加入硅油組的疏水性強(qiáng)于對照組,而且有隨時間增長的趨勢。使用了原子力顯微鏡和透射電鏡對蛋白積聚物微觀形貌進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)晶狀體蛋白積聚后以寡聚顆粒、短纖維的形態(tài)存在。結(jié)合以上結(jié)果,我們推測硅油分子通過結(jié)合蛋白表面的疏水區(qū)域,使得內(nèi)部疏水區(qū)域進(jìn)一步暴露于水中,破壞蛋白結(jié)構(gòu)的原有穩(wěn)定性,使得晶狀體蛋白分子加速向淀粉樣纖維化積聚。這可能是硅油導(dǎo)致白內(nèi)障的分子機(jī)制。
[Abstract]:Silicone oil has the physical and chemical properties of low density and high surface tension. It can be used as an important vitreous intraocular pressure filling material for the treatment of complicated retinal detachment. But in the process of use, it also brings a series of ophthalmic complications, including cornea disease, anterior chamber silicone emulsification, glaucoma and cataract, etc. in silicone oil filling operation six After a month, the incidence of cataracts was up to one hundred percent, but the specific molecular mechanism was not clear. It was reported that silicone oil eye fill surgery combined with multiple factors to induce cataracts. However, none of these analyses said that the silicone oil itself would have a direct impact on the crystallin. It is reported that silicone oil can induce the accumulation of some protein and form a large protein accumulation, which is manifested in the accumulation of protein in the container of residual silicone oil, such as insulin and antibody. In order to explore the molecular mechanism of cataract caused by silicone oil, this paper studies the crystalline protein product of silicone oil. The most important factor in cataract formation. The most important factor in the formation of cataracts is the accumulation of crystallin forming amyloid fibers, changing the original transparent lens and making the lens whitening. There are many components of the lens protein, which is highly organized in the crystalline body to maintain the high transparency of the lens, and the composition of the lens will not change in the life cycle. However, with the growth of individual age, the crystallin will become more unstable and more likely to form amyloid fibers, so the incidence of cataracts is positively related to the age of the individual. Crystallin are divided into three families: alpha, beta, and gamma. The function of beta and gamma family proteins in the crystalline body is not ten distinct. In all crystal proteins, alpha crystal protein occupies 5. 0%, the concentration in the tissue can reach several hundred milligrams per milliliter. Alpha crystal protein is divided into alpha A- and alpha B- crystal protein. Its function is to prevent the accumulation of beta and gamma lens protein as a molecular chaperone and maintain the transparency of the lens. Among them, alpha A and alpha B crystal protein exist in other tissues, and the alpha B is more common. Therefore, we speculate that the protein is more common. The incidence of cataract after silicone oil filling may be due to the accumulation of silica oil directly with the lens protein, resulting in the accumulation of lens protein. We studied the effect of silicone oil on the accumulation of lens protein in vitro. In this article, we used a variety of methods in this paper. The change in the accumulation characteristics of CRYAB solution after adding silicone oil was studied. The change in the OD value of the protein solution under the presence of silicone oil was detected. It was found that the OD value of the protein solution in the presence of silicone oil was obviously higher than that of the control group without the silicone oil, and the OD value increased with the time extension, indicating that the accumulation of silicon oil promoted accumulation. We also used the nano particle analyzer to analyze the changes in the size of the protein accumulation particles, and further confirmed that the existence of silicon oil could make the particle size of the protein particles larger and the concentration of particles higher in a certain time range. The accumulation of protein in the accumulation of protein was also used in Congo red staining identification method, and the accumulation of protein was found to be accumulated. The substance can be dyed red by Congo red, and the apple green is observed under the polarized light microscope. The identification protein accumulation may be amyloid accumulation. In addition, the changes in the structure of protein beta layer with the change of the accumulation process with sulphur (ThT) have been detected. The results show that the fluorescence value of ThT increases with the prolonged incubation time, which also indicates the possible hair of the lens protein. The accumulation of amyloid properties was produced. Using a circular two chromatograph to measure the two structure changes of the crystallin, it was found that the content of alpha helix decreased and the content of the beta lamella increased, indicating that the alpha spiral structure changed into the structure of the beta lamellar structure. In addition, the hydrophobic region of the protein surface was increased by using the fluorescent molecule ANS to combine the hydrophobic region of the protein molecule. The hydrophobicity of the silicone oil group was stronger than that of the control group, and there was a tendency to increase with time. The micromorphology of the protein accumulation was characterized by atomic force microscopy and transmission electron microscopy. It was found that after the accumulation of crystallin, oligomeric particles and short fibers were found. The hydrophobic region of the white surface makes the internal hydrophobic region further exposed to the water and destroys the original stability of the protein structure, making the molecules of the lens protein accelerating to amyloidosis accumulation. This may be the molecular mechanism of the cataract caused by silicone oil.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R776.1

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本文編號：1949895