中山大学李万程团队阐明眼睛晶状体中抑制白内障发生的重要分子机制

作者：CZRC 发布时间：2023/8/3 2:12:00

白内障是全球首要致盲眼疾，其形成的原因来自遗传突变，应激因素作用及衰老多个方面，分子机制十分复杂。但重要的分子特征是上述几个方面因素造成了蛋白质损伤，而损伤的蛋白变性堆积导致白内障发生。晶状体内其结构蛋白中的a-晶体蛋白属于小分子热休克蛋白，具有某种分子伴侣功能，可以结合损伤的蛋白，增加它们的溶解度。但a-晶体蛋白缺乏ATP水解酶活性，无法对其结合的蛋白修复。随着它结合的损伤蛋白的增加，最终导致大分子堆积，形成白内障。因此，晶状体保持透明需要高效且有修复功能的真正分子伴侣蛋白。

李万程教授研究团队首次阐明热休克蛋白HSP90β是晶状体中最重要的分子伴侣，对晶状体透明光学特性的维持起着不可或缺的重要作用。研究成果“HSP90β prevents aging-related cataract formation through regulation of the charged multivesicular body protein (CHMP4B) and p53”于2023年7月24日在美国科学院院刊Proceedings of National Academic Sciences of USA上在线发表，这一发现阐明了晶状体保持其透明特性的关键控制因子及其抑制白内障发生的重要分子机制，为白内障防治奠定了重要的研究方向。

该论文利用中山眼科中心研究平台WES微量分析技术，对眼库获得的正常透明晶状体和一百多例白内障病人晶体上皮细胞中多种HSP90亚型（HSP90a, HSP90β, TRAP-1 和GRP94）和不同HSP (HSP90, HSP70, HSP60和HSP40) 表达水平进行定量分析，结果表明HSP90β是其中表达丰度最高的热休克蛋白，且在白内障病人中其表达显著下调。在年青（4周龄）小鼠晶状体中，HSP90β的表达丰度也是最高的，且在衰老（8月龄及14月龄）小鼠晶状体中表达水平也是显著下调。而HSP90β在正常晶状体中的高表达主要是受到Sp1家簇转录因子Sp1和Sp4的正向调控。在斑马鱼中利用morpholino分别敲低HSP90各个亚型发现，仅在敲低HSP90β时斑马鱼会出现白内障和小眼症的表型，这一缺陷可以由HSP90β回补更正，但不能被其它HSP90亚型回补更正。利用morpholino分别敲低Sp1和Sp4，也导致HSP90β表达水平显著下调，并导致白内障和小眼症的表型。

随后，利用质谱技术分析，发现HSP90β与先天性白内障的致病基因Chmp4b翻译的蛋白存在相互作用。在morpholino敲低HSP90β的斑马鱼中CHMP4B表达上调，导致晶状体上皮细胞增殖水平显著升高，而增殖的晶状体上皮细胞因HSP90β调控的另一个靶蛋白，p53 的升高，激活上皮细胞进入凋亡。CHMP4B过表达导致同样的表型。在HSP90β和chmp4b双敲降的斑马鱼中白内障和小眼症的表型得到回补更正。综上所述，通过对病例样本的分析，结合细胞实验，同时利用斑马鱼morpholino敲低实验、回补实验等，该团队证明了HSP90β通过与CHMP4B及p53的相互作用维持正常的晶状体上皮细胞分裂并抑制分裂后的细胞进入凋亡，从而维持晶状体的正常发育和功能，抑制白内障和小眼症的发生。

图1 HSP90β高表达并通过与CHMP4B和p53相互作用，保持晶状体透明的调控机理及HSP90β沉默或下调时导致白内障发生的分子细胞学机制

本工作由中山眼科中心眼病防治全国重点实验室PI李万程教授带领的团队完成。中山大学中山眼科中心的付佳玲博士，郑舒予博士生，王燕博士，胡雪斌副研究员和肖缘博士后为该论文的共同第一作者。此项研究主要由国家自然科学基金项目（(#81970787; #82271071; #81970784; 和#82000876)，广东省自然科学粤穗联合基金重点项目（2019B1515120014），及眼病防治全国重点实验室基金(#3030901010111;#3030901010110)支持。

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