Published May 31, 2016
| Version v1
Publication
Open
Functional and Structural Analyses of CYP1B1 Variants Linked to Congenital and Adult-Onset Glaucoma to Investigate the Molecular Basis of These Diseases
Creators
- 1. Indian Institute of Chemical Biology
- 2. Academy of Scientific and Innovative Research
- 3. Central Road Research Institute
Description
Glaucoma, the leading cause of irreversible blindness, appears in various forms. Mutations in CYP1B1 result in primary congenital glaucoma (PCG) by an autosomal recessive mode of inheritance while it acts as a modifier locus for primary open angle glaucoma (POAG). We investigated the molecular basis of the variable phenotypes resulting from the defects in CYP1B1 by using subclones of 23 CYP1B1 mutants reported in glaucoma patients, in a cell based system by measuring the dual activity of the enzyme to metabolize both retinol and 17β-estradiol. Most variants linked to POAG showed low steroid metabolism while null or very high retinol metabolism was observed in variants identified in PCG. We examined the translational turnover rates of mutant proteins after the addition of cycloheximide and observed that the levels of enzyme activity mostly corroborated the translational turnover rate. We performed extensive normal mode analysis and molecular-dynamics-simulations-based structural analyses and observed significant variation of fluctuation in certain segmental parts of the mutant proteins, especially at the B-C and F-G loops, which were previously shown to affect the dynamic behavior and ligand entry/exit properties of the cytochrome P450 family of proteins. Our molecular study corroborates the structural analysis, and suggests that the pathologic state of the carrier of CYP1B1 mutations is determined by the allelic state of the gene. To our knowledge, this is the first attempt to dissect biological activities of CYP1B1 for correlation with congenital and adult onset glaucomas.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يظهر DrDeramus، السبب الرئيسي للعمى الذي لا رجعة فيه، بأشكال مختلفة. تؤدي الطفرات في CYP1B1 إلى DrDeramus الخلقي الأولي (PCG) عن طريق وضع وراثي متنحي جسدي بينما يعمل كموقع معدل لـ DrDeramus ذو الزاوية المفتوحة الأولية (POAG). لقد تحققنا من الأساس الجزيئي للأنماط الظاهرية المتغيرة الناتجة عن العيوب في CYP1B1 باستخدام نسخ فرعية من 23 طفرة CYP1B1 تم الإبلاغ عنها في مرضى DrDeramus، في نظام قائم على الخلايا عن طريق قياس النشاط المزدوج للإنزيم لاستقلاب كل من الريتينول و 17 β -إستراديول. أظهرت معظم المتغيرات المرتبطة بالـ POAG استقلابًا منخفضًا للستيرويد بينما لوحظ استقلاب الريتينول العديم أو المرتفع جدًا في المتغيرات المحددة في الـ PCG. قمنا بفحص معدلات الدوران الانتقالي للبروتينات الطافرة بعد إضافة سيكلوهيكسيميد ولاحظنا أن مستويات نشاط الإنزيم في الغالب تدعم معدل الدوران الانتقالي. أجرينا تحليلًا مكثفًا للوضع الطبيعي والتحليلات الهيكلية القائمة على الديناميكا الجزيئية والمحاكاة ولاحظنا تباينًا كبيرًا في التذبذب في أجزاء قطاعية معينة من البروتينات الطافرة، خاصة في حلقات B - C و F - G، والتي ثبت سابقًا أنها تؤثر على السلوك الديناميكي وخصائص دخول/خروج اللجين لعائلة السيتوكروم P450 من البروتينات. تؤكد دراستنا الجزيئية التحليل الهيكلي، وتشير إلى أن الحالة المرضية لحامل طفرات CYP1B1 تحددها الحالة الأليلية للجين. على حد علمنا، هذه هي المحاولة الأولى لتشريح الأنشطة البيولوجية لـ CYP1B1 للارتباط مع الجلوكوما الخلقية والبالغين.Translated Description (French)
Le glaucome, principale cause de cécité irréversible, apparaît sous diverses formes. Les mutations du CYP1B1 entraînent un glaucome congénital primaire (PCG) par un mode héréditaire récessif autosomique alors qu'il agit comme un locus modificateur du glaucome primaire à angle ouvert (POAG). Nous avons étudié la base moléculaire des phénotypes variables résultant des défauts du CYP1B1 en utilisant des sous-clones de 23 mutants du CYP1B1 rapportés chez des patients atteints de glaucome, dans un système cellulaire en mesurant la double activité de l'enzyme pour métaboliser à la fois le rétinol et le 17β-oestradiol. La plupart des variants liés au POAG ont montré un faible métabolisme des stéroïdes tandis qu'un métabolisme nul ou très élevé du rétinol a été observé chez les variants identifiés dans le PCG. Nous avons examiné les taux de renouvellement de traduction des protéines mutantes après l'ajout de cycloheximide et observé que les niveaux d'activité enzymatique corroboraient principalement le taux de renouvellement de traduction. Nous avons effectué une analyse approfondie en mode normal et des analyses structurelles basées sur des simulations de dynamique moléculaire et avons observé une variation significative de la fluctuation dans certaines parties segmentaires des protéines mutantes, en particulier au niveau des boucles B-C et F-G, dont il avait été précédemment démontré qu'elles affectaient le comportement dynamique et les propriétés d'entrée/sortie des ligands de la famille des protéines du cytochrome P450. Notre étude moléculaire corrobore l'analyse structurale et suggère que l'état pathologique du porteur des mutations du CYP1B1 est déterminé par l'état allélique du gène. À notre connaissance, il s'agit de la première tentative de dissection des activités biologiques du CYP1B1 pour établir une corrélation avec les glaucomes congénitaux et d'apparition chez l'adulte.Translated Description (Spanish)
El glaucoma, la principal causa de ceguera irreversible, aparece de varias formas. Las mutaciones en CYP1B1 resultan en glaucoma congénito primario (PCG) por un modo de herencia autosómico recesivo, mientras que actúa como un locus modificador para el glaucoma primario de ángulo abierto (POAG). Investigamos la base molecular de los fenotipos variables resultantes de los defectos en CYP1B1 mediante el uso de subclones de 23 mutantes de CYP1B1 reportados en pacientes con glaucoma, en un sistema basado en células midiendo la actividad dual de la enzima para metabolizar tanto el retinol como el 17β-estradiol. La mayoría de las variantes vinculadas a POAG mostraron un metabolismo de esteroides bajo, mientras que se observó un metabolismo de retinol nulo o muy alto en las variantes identificadas en PCG. Examinamos las tasas de recambio traduccional de las proteínas mutantes después de la adición de cicloheximida y observamos que los niveles de actividad enzimática corroboraron en su mayoría la tasa de recambio traduccional. Realizamos extensos análisis de modo normal y análisis estructurales basados en simulaciones de dinámica molecular y observamos una variación significativa de la fluctuación en ciertas partes segmentarias de las proteínas mutantes, especialmente en los bucles B-C y F-G, que previamente se demostró que afectaban el comportamiento dinámico y las propiedades de entrada/salida de ligandos de la familia de proteínas del citocromo P450. Nuestro estudio molecular corrobora el análisis estructural y sugiere que el estado patológico del portador de mutaciones de CYP1B1 está determinado por el estado alélico del gen. Hasta donde sabemos, este es el primer intento de diseccionar las actividades biológicas de CYP1B1 para la correlación con glaucomas congénitos y de aparición en adultos.Files
journal.pone.0156252&type=printable.pdf
Files
(11.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:15d370b60c23dfbc8ac394cb451a5314
|
11.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحليلات الوظيفية والهيكلية لمتغيرات CYP1B1 المرتبطة بالجلوكوما الخلقية والبالغين للتحقيق في الأساس الجزيئي لهذه الأمراض
- Translated title (French)
- Analyses fonctionnelles et structurelles des variants du CYP1B1 liés au glaucome congénital et de l'adulte pour étudier la base moléculaire de ces maladies
- Translated title (Spanish)
- Análisis funcionales y estructurales de variantes de CYP1B1 vinculadas al glaucoma congénito y de inicio en adultos para investigar la base molecular de estas enfermedades
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2415961369
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0156252
References
- https://openalex.org/W1498435823
- https://openalex.org/W15000766
- https://openalex.org/W1503663435
- https://openalex.org/W1506156615
- https://openalex.org/W1507279315
- https://openalex.org/W1538736897
- https://openalex.org/W1539952910
- https://openalex.org/W1555773510
- https://openalex.org/W1576116834
- https://openalex.org/W1577867902
- https://openalex.org/W1590039198
- https://openalex.org/W164079065
- https://openalex.org/W1659135706
- https://openalex.org/W1791613830
- https://openalex.org/W1951869808
- https://openalex.org/W1954855504
- https://openalex.org/W1955923360
- https://openalex.org/W1966078827
- https://openalex.org/W1975957761
- https://openalex.org/W1980481944
- https://openalex.org/W1986547655
- https://openalex.org/W1987631153
- https://openalex.org/W1988346768
- https://openalex.org/W1991794210
- https://openalex.org/W1997310186
- https://openalex.org/W1999848286
- https://openalex.org/W2001773296
- https://openalex.org/W2004100048
- https://openalex.org/W2006891717
- https://openalex.org/W2013643300
- https://openalex.org/W2016064932
- https://openalex.org/W2017196167
- https://openalex.org/W2023595527
- https://openalex.org/W2023781643
- https://openalex.org/W2028043138
- https://openalex.org/W2029061535
- https://openalex.org/W2029731237
- https://openalex.org/W2032281215
- https://openalex.org/W2032890964
- https://openalex.org/W2034189737
- https://openalex.org/W2035459039
- https://openalex.org/W2035687084
- https://openalex.org/W2037800977
- https://openalex.org/W2038035869
- https://openalex.org/W2043410779
- https://openalex.org/W2043736922
- https://openalex.org/W2044540929
- https://openalex.org/W2047544230
- https://openalex.org/W2049475242
- https://openalex.org/W2052030759
- https://openalex.org/W205461078
- https://openalex.org/W2058405520
- https://openalex.org/W2060313264
- https://openalex.org/W2069518737
- https://openalex.org/W2073724651
- https://openalex.org/W2078477574
- https://openalex.org/W2081693079
- https://openalex.org/W2082973386
- https://openalex.org/W2086601063
- https://openalex.org/W2088244165
- https://openalex.org/W2090322432
- https://openalex.org/W2096645426
- https://openalex.org/W2098397015
- https://openalex.org/W2100719330
- https://openalex.org/W2103945336
- https://openalex.org/W2104195991
- https://openalex.org/W2108508026
- https://openalex.org/W2108608295
- https://openalex.org/W2114801176
- https://openalex.org/W2114846189
- https://openalex.org/W2115940223
- https://openalex.org/W2118770845
- https://openalex.org/W2121772417
- https://openalex.org/W2123215356
- https://openalex.org/W2124334570
- https://openalex.org/W2127522551
- https://openalex.org/W2132589721
- https://openalex.org/W2132629607
- https://openalex.org/W2137825366
- https://openalex.org/W2142595184
- https://openalex.org/W2144501589
- https://openalex.org/W2146598193
- https://openalex.org/W2147613400
- https://openalex.org/W2148938355
- https://openalex.org/W2149573717
- https://openalex.org/W2154319440
- https://openalex.org/W2157008488
- https://openalex.org/W2157411558
- https://openalex.org/W2160889795
- https://openalex.org/W2161069015
- https://openalex.org/W2162862482
- https://openalex.org/W2164850071
- https://openalex.org/W2171209281
- https://openalex.org/W2412739496