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HSPB5 突变可致肌病、白内障等疾病。研究人员针对 HSPB5 的 p.K90N 突变开展研究，发现该突变使 HSPB5 结构改变，β- 折叠增多、α- 螺旋减少，伴侣活性降低。这为理解疾病机制提供依据，对相关疾病研究意义重大。
在生命的微观世界里，细胞时刻面临着各种挑战。当受到外界压力时，细胞内的蛋白质就像失去方向的小船，容易发生错误折叠和聚集，进而引发一系列问题。而小分子热休克蛋白（sHSPs）就像是细胞中的 “救生员”，在这种关键时刻挺身而出。它们能够以不依赖 ATP 的方式，结合那些错误折叠或部分变性的蛋白质，防止它们聚集在一起，维持细胞内蛋白质的稳定状态。
在 sHSPs 这个大家族中，HSPB5（αB - 晶状体蛋白）是一位关键成员。它不仅在眼睛晶状体中发挥着重要的结构功能，影响着眼睛的屈光和聚光能力，还广泛分布于心脏、骨骼肌、肾脏等多个组织器官，对维持细胞的正常生理功能起着不可或缺的作用。它能够调节蛋白质稳态（proteostasis）、保护细胞骨架、发挥抗凋亡特性，对神经系统的完整性维持也至关重要。
然而，当 HSPB5 发生突变时，就如同 “救生员” 失去了部分救援能力，各种疾病便会乘虚而入。许多 HSPB5 的突变都与白内障、肌病等疾病紧密相关。其中，位于 α- 晶状体蛋白结构域（ACD）的 p.K90N 突变，因其特殊的位置和作用，引起了研究人员的高度关注。赖氨酸 90（Lysine 90）所在的区域，既是与底物结合的关键部位，又参与了 “迷你伴侣” 功能的发挥，在 HSPB5 的正常功能中扮演着极为重要的角色。但目前对于 p.K90N 突变如何影响 HSPB5 的结构和功能，以及其在相关疾病发生发展过程中的具体机制，仍存在诸多未知。
为了揭开这些谜团，来自国外（文中提及受伊朗和俄罗斯科研基金支持，推测作者来自国外相关研究机构）的研究人员开展了深入研究。他们旨在探究 p.K90N 突变对 HSPB5 结构、功能、蛋白聚集特性以及相关疾病的影响。研究最终发现，p.K90N 突变显著改变了 HSPB5 的结构，使 β- 折叠含量增加，α- 螺旋结构减少，导致其伴侣活性降低，蛋白聚集抑制能力受损，这极有可能是引发细胞死亡和肌病的重要原因。这一研究成果发表在《Archives of Biochemistry and Biophysics》上，为深入理解相关疾病的发病机制提供了关键线索，也为后续的疾病治疗和药物研发指明了方向。
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。首先，通过在 CRYAB 基因中引入 p.K90N 突变，并在大肠杆菌 BL21（DE3）中表达突变蛋白，获得了研究所需的样本。之后，利用色谱法对突变蛋白进行纯化。接着，采用光谱学技术（如圆二色谱等）和显微镜技术（如透射电镜等），从不同角度对突变蛋白的结构进行分析。同时，借助分子动力学模拟，从分子层面深入探究突变蛋白结构和动力学的变化。
1. 突变蛋白的工程构建、表达及结构验证
HSPB5 作为分子伴侣在细胞稳态中至关重要，赖氨酸 90 的半保守性及其对伴侣活性的重要性不言而喻。研究人员将赖氨酸 90 替换为天冬酰胺构建 p.K90N 突变体，通过在大肠杆菌中表达并纯化该突变蛋白，为后续研究奠定基础。这一步骤确保了获得足够量且纯度较高的突变蛋白样本，以便进行精确的结构和功能分析。
2. 突变对蛋白结构的影响
研究人员运用光谱学技术和分子动力学模拟对突变蛋白结构进行研究。结果显示，与野生型蛋白相比，p.K90N 突变导致 β- 折叠含量显著增加，α- 螺旋结构减少。分子动力学模拟还表明，突变蛋白二聚体之间的夹角增大，可及表面积减小。这些结构变化表明，p.K90N 突变破坏了 HSPB5 原本的结构稳定性，使其空间构象发生改变，进而可能影响其正常功能的发挥。
3. 突变对蛋白聚集和淀粉样纤维形成的影响
通过实验观察发现，突变体形成更大寡聚体和淀粉样纤维的倾向更高。这意味着 p.K90N 突变改变了 HSPB5 的寡聚化特性，使其更容易聚集形成异常的大分子结构。而这些异常聚集物可能会在细胞内堆积，干扰细胞的正常生理功能，这与肌病等疾病的发生发展密切相关。
4. 突变对蛋白热稳定性的影响
研究结果显示，突变蛋白表现出增强的热稳定性。这看似矛盾，因为通常认为结构破坏会降低稳定性，但实际上，这种异常的热稳定性可能是由于突变导致蛋白内部相互作用发生改变，形成了一种新的、相对稳定但功能异常的结构，进一步影响了 HSPB5 的正常功能。
5. 突变对伴侣活性的影响
实验结果表明，p.K90N 突变导致 HSPB5 的伴侣活性降低，抑制蛋白聚集的能力受损。这直接影响了 HSPB5 在细胞内发挥 “救生员” 的作用，无法有效阻止错误折叠蛋白的聚集，进而可能引发细胞内的一系列病理变化，最终导致疾病的发生。
综合上述研究结果，赖氨酸 90 在 HSPB5 中位于关键的底物结合区域和 “迷你伴侣” 结构域内，对维持 HSPB5 的结构完整性和功能特性起着举足轻重的作用。p.K90N 突变发生在保守的 ACD 结构域内，引发了 HSPB5 结构和功能的显著改变，不仅降低了其伴侣活性，还影响了蛋白的聚集特性和稳定性。这些变化很可能是导致肌病等相关疾病发生的重要因素。
这项研究的意义重大，它揭示了 HSPB5 中赖氨酸 90 的关键作用以及 p.K90N 突变的致病机制，为深入理解肌病等相关疾病的发病过程提供了理论依据。同时，也为未来开发针对这些疾病的新型诊断方法和治疗策略提供了潜在的靶点和方向，有望推动相关领域的进一步发展，为患者带来新的希望。
