Untersuchungen zur Kristallinverteilung in fetalen humanen Linsen mittels hochauflösender 2D-Gelelektrophorese und software-gestützter Bildanalyse

Abstract

<u>Einleitung:</u> Die optischen Eigenschaften der Linse werden maßgeblich von hoch organisierten Proteinkomplexen, den so genannten Kristallinen, bestimmt. Die Kristalline werden nach Masse und isoelektrischen Punkten in α-, β- und γ-Kristalline eingeteilt. Innerhalb dieser Gruppen erfolgt eine weitere Einteilung in Subgruppen (z.B. αA1). Während des Alterungsprozeßes unterliegen sie einem ständigem oxidativem Stress und es kommt zu irreversiblen Modifikationen, welche zu einer Trübung der Linse führen können. In der vorliegenden Arbeit erfolgte die Bestimmung der Kristallinverteilung in einem sehr frühen Alterungs-Stadium (fetale Linsen).<br /><u>Material und Methoden:</u> Es wurden Reihenuntersuchungen an insgesamt 14 klaren, fetalen Linsen mittels hochauflösender 2D-Gelelektrophorese und software-gestützter Bildanalyse durchgeführt. Die isoelektrische Fokussierung wurde in der ersten Dimension und die SDS-Polyacrylamid-Elektrophorese in der zweiten Dimension verwendet.<br /><u>Resultate: </u>Die Übereinstimmung im Proteinmuster der einzelnen Proben lag im Bereich von 0,674 bis 0,981. Der Durchschnittswert der Korrelation betrug 0,88 mit einer Standardabweichung von 0,07. Diese Werte sprechen insgesamt für eine hohe Übereinstimmung in den einzelnen Proteinmustern. Die quantitative Verteilung betrug 26 % für das α-, 42.4 % für das β- and 21.2 % für das γ-Kristallin. <br /><u>Schlussfolgerung:</u> Nach unserem besten Wissen wurde mit dieser Arbeit erstmalig die statistische Verteilung der fetalen Kristalline mittels Reihenuntersuchungen bestimmt. Die hochauflösende 2D-Gelelektrophorese gehört zu den sensitivsten Methoden im Bereich der Proteinanalyse. Unsere Ergebnisse sollen als Basis für weitere Forschungsarbeiten zur alters- oder noxenabhängigen Veränderung der Linsenkristalline dienen.

<strong>Software based analysis of the crystallin dispersion in the human fetal lens using 2D-gel-electrophoresis </strong> <br /><u>Aim/Background:</u> So-called crystallins form a highly organised protein structure which determines the optical properties of the eye lens. The crystallins are according to their mass and iP devided into α-, β- and γ-crystallins, which themselves are devided into further subgroups. Throughout the aging process they are subject to permanent oxidative stress which leads to irreversible modifications and development of cataract. It is our aim to render more precisely the dispersion of crystallins in the very early stage of aging. <br /><u>Material and Methods:</u> We analysed the protein dispersion in a sample surveys of 14 clear fetal lenses using high-resolution 2D gel-electrophoresis (2D-PAGE) combined with software-based analysis-programme “Melanie”. Isoelectric focusing was used in the first dimension and SDS-polyacrylamide electrophoresis in the second dimension. <br /><u>Results:</u> The correspondence of the gels turned out to be within a range of 0.674 to 0.981. The mean of the correlations was 0.88 with a standard deviation of 0.07. The quantitative distribution came to a mean of 26 % for the α-, 42.4 % for the β- and 21.2 % for the γ-crystallin in the human fetal lens. <br /><u>Conclusion:</u> To the best of our knowledge we show here for the first time the statistical distribution of human fetal crystalline using sample surveys. The 2D-PAGE is considered to be one of the most sensitive measurement techniques in the context of protein-structure examination. Our analyses are to function as a basis for further research on the subject of substance-induced and age-related changes of the specific lens crystallins.