晶状体蛋白是动物眼中晶状体的主要可溶成分. 分为α，β和γ3个家族，每个家族都 包含多个不同基因编码的蛋白: αA, αB; βA1, βA2, βA3, βA4; βB1, βB2, βB3; γA, γB, γC, γD, γE, γF, γS。在晶状体中晶状体蛋白具有很高的浓度，大约有300毫克每毫升。晶状体有很高的透光性，这种透光性对于它的功能具有十分重要的意义。因此，保持晶状体的透光性是至关重要的。 晶状体透光性会受到蛋白自身稳定性的影响，晶状体蛋白发生突变，稳定性或溶解度变低，会形成聚集体，从而形成白内障。随着年龄的增长，可溶性蛋白会越来越少，而不可溶性蛋白的量会逐渐增加。这种现象最可能的解释是：可溶性晶状体蛋白随着年龄的增加不断受到损伤，形成了大的寡聚体蛋白，最终形成了不可溶解的蛋白质聚集体。 有趣的是，结合到膜上的蛋白量也随年龄的增加而增加。通过以上现象我们猜测：白内障的形成可能是与膜结合蛋白的增加直接相关的。本论文中，我们通过蛋白插膜实验，来研究晶体蛋白及其突变体与单层磷脂膜的结合能力。 使用Langmuir-Blodgett插膜实验，我们的研究结果表明，相比其他的蛋白，α晶状体蛋白具有很高的膜结合能力，临界插膜压与生理条件下的细胞膜压类似，表明α晶状体蛋白在生理条件下可能具有定位于膜系统的能力。我们进一步通过细胞和生化实验验证了这一猜想，在细胞的膜组分中存在部分α晶状体蛋白。γC和βB1也具有膜结合能力，但这种能力明显低于α晶状体蛋白和生理膜压，表明γC和βB1在生理条件下可能没有膜定位。通过比较了不同条件处理下的α晶状体蛋白的膜结合能力的差别， 我们发现在较高的温度处理下α晶状体蛋白具有更强的膜结合的能力。通过SEC分析，较高的温度处理的α晶状体蛋白颗粒变大，α晶状体蛋白颗粒的大小影响其结合到膜的能力。同时，遗传突变R116H会影响α晶状体蛋白与膜的结合能力，以及与不同类型的磷脂单分子层的结合性质。我们的研究结果表明，晶状体蛋白具有一定的插膜能力，胁迫条件和遗传突变都可能改变晶状体蛋白的插膜能力。我们的结果暗示白内障的形成与晶状体蛋白结合到膜系统的能力可能有关，这个猜想还需要利用病理样本进行验证。
Crystallin is the major component of the lens. It is comprised of 2 families: α and β/γ. β/γ is further divided into subgroups; β-crystallin and γ-crystallin. Crystallin is present in high concentration up to ~300mg/ml. Such high concentration should render the lens incapable of transmitting light. Yet, the lens is highly transparent. Lens’ function is solely dependent on its transparency and hence it is vital that the transparency is maintained. The transparency of the lens is disturbed when the crystallin becoming unstable, denatured and aggregate. When the denatured crystalline aggregates, cataract is formed. The amount of water-soluble crystallin is depleted increasingly with age and in the other hand, the amount of water-insoluble crystallin is increasing. One most likely explanation of such observation is due the fact that the amount of soluble crystallin depleted, the resulting high molecular aggregation is slowly becomes insoluble. Interestingly, the amount of water-insoluble crystallin bound to the membrane is also increasing as the age increased. These observations hence lead to the conclusion that the loss of transparency i.e. formation of cataract is directly correlated with the increasing rate of membrane-bound crystallin. We studied the ability of crystallin family and their mutation to bind with a monolayer phospholipid membrane using Langmuir-Blodgett trough apparatus.
