journal article·2023-12Open access

Design and Characterization of Model Systems that Promote and Disrupt Transparency of Vertebrate Crystallins In Vitro

Michael R. Bergman, Sophia A. Hernandez, Caitlin Deffler, Jingjie Yeo, Leila F. Deravi

Advanced Science· Volume 10· Issue 35

Abstract

Abstract Positioned within the eye, the lens supports vision by transmitting and focusing light onto the retina. As an adaptive glassy material, the lens is constituted primarily by densely‐packed, polydisperse crystallin proteins that organize to resist aggregation and crystallization at high volume fractions, yet the details of how crystallins coordinate with one another to template and maintain this transparent microstructure remain unclear. The role of individual crystallin subtypes (α, β, and γ) and paired subtype compositions, including how they experience and resist crowding‐induced turbidity in solution, is explored using combinations of spectrophotometry, hard‐sphere simulations, and surface pressure measurements. After assaying crystallin combinations, β‐crystallins emerged as a principal component in all mixtures that enabled dense fluid‐like packing and short‐range order necessary for transparency. These findings helped inform the design of lens‐like hydrogel systems, which are used to monitor and manipulate the loss of transparency under different crowding conditions. When taken together, the findings illustrate the design and characterization of adaptive materials made from lens proteins that can be used to better understand mechanisms regulating transparency.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Connexins and lens biology · Proteins in Food Systems · Surfactants and Colloidal Systems

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemistry and Chemical Biology Northeastern University 360 Huntington Ave Boston MA 02115 USA

Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering Cornell University 413 Upson Hall, 124 Hoy Rd Ithaca NY 14850 USA

Funding

National Science Foundation

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