Οι επιστήμονες του NIH ανακάλυψαν ένα βασικό βήμα στην επαναφόρτιση του φωτοευαίσθητου αμφιβληστροειδούς του ματιού

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν έναν μηχανισμό με τον οποίο μια περιοχή της πρωτεΐνης αλλάζει σχήμα για να μετατρέψει τη βιταμίνη Α σε μια μορφή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τα φωτοευαίσθητα κύτταρα φωτοϋποδοχέα του ματιού. Μια προηγουμένως αχαρακτηρισμένη περιοχή μιας πρωτεΐνης που ονομάζεται RPE65 περιελίσσεται αυθόρμητα όταν συναντά ενδοκυτταρικές μεμβράνες ή τις λεπτές δομές που περιβάλλουν διαφορετικά μέρη ενός κυττάρου.

Αυτή η διαμορφωτική αλλαγή επιτρέπει στο RPE65 να εισέλθει στο ενδοπλασματικό δίκτυο – ένα δίκτυο δομών και σωληναρίων που μοιάζουν με σάκο – όπου το RPE65 εκτελεί το κρίσιμο έργο της μετατροπής της βιταμίνης Α. Οι επιστήμονες λένε ότι η ανακάλυψη παρέχει καλύτερη κατανόηση της λειτουργίας RPE65 και προσφέρει πιθανές θεραπείες για διαταραχές της όρασης που σχετίζονται με μεταλλάξεις στο γονίδιο RPE65. Ερευνητές από το Εθνικό Ινστιτούτο Οφθαλμών, μέρος των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας, διεξήγαγαν την έρευνα, η οποία δημοσιεύτηκε στο Life Science Alliance.

Η όραση εμφανίζεται όταν το φως χτυπά χρωστικές φωτοϋποδοχείς που ονομάζονται οψίνες, πυροδοτώντας μια σειρά χημικών αντιδράσεων που παράγουν σήματα στον εγκέφαλο. Το χρωστικό επιθήλιο του αμφιβληστροειδούς (RPE), ένας ιστός υποστήριξης δίπλα στους φωτοϋποδοχείς, επαναφορτίζει τις οψίνες για να αποκαταστήσει την ευαισθησία τους στο φως. Σε μια διαδικασία γνωστή ως οπτικός κύκλος, το RPE65 είναι απαραίτητο για τη μετατροπή της καταναλωμένης all-trans ρετινόλης, που προέρχεται από τη βιταμίνη Α, πίσω στον ευαίσθητο στο φως αμφιβληστροειδή 11-cis. Οι μεταλλάξεις στο γονίδιο RPE65 σχετίζονται με σοβαρές διαταραχές τύφλωσης πρώιμης έναρξης.

Η αλληλεπίδραση του RPE65 με το ενδοπλασματικό δίκτυο του κυττάρου RPE είναι απαραίτητη για την κατασκευή του αμφιβληστροειδούς 11-cis, αλλά ο μηχανισμός δέσμευσης του RPE65 στη μεμβράνη του ενδοπλασματικού δικτύου ήταν μέχρι τώρα ένα μυστήριο.

Σε μια νέα μελέτη, ο T. Michael Redmond, Ph.D., και οι επιστήμονες στο NEI’s Laboratory of Retinal Cell and Molecular Biology δείχνουν πώς το RPE65 αποκτά πρόσβαση στη μεμβράνη του ενδοπλασματικού δικτύου των κυττάρων RPE, όπου η διαδικασία μετασχηματισμού περιλαμβάνει το RPE65.

«Μέθοδοι όπως η κρυσταλλογραφία, που χρησιμοποιούμε για να απεικονίσουμε τα άτομα μιας πρωτεΐνης σε κρυσταλλική μορφή, αποτυγχάνουν να μας δώσουν μια πλήρη εικόνα της δομής του RPE όταν λείπει αυτή η κρίσιμη περιοχή», δήλωσε ο Sheetal Apal, Ph.D., NEI . και ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης Έπρεπε να σκεφτούμε μια νέα στρατηγική για να χαρακτηρίσουμε αυτή την πτυχή της δομής του RPE65, οπότε στραφήκαμε στη βιοχημεία.

Η ομάδα NEI ανακάλυψε ότι σε υδατικό διάλυμα, μια συγκεκριμένη περιοχή του RPE65 δεν είναι δομημένη, αλλά όταν συναντά μεμβράνες, σχηματίζει αυθόρμητα μια αμφιπαθή άλφα-έλικα – έναν τύπο έλικας που βρίσκεται στις πρωτεΐνες. Αυτή η αλλαγή επιτρέπει στο RPE65 να συνδέεται με τη μεμβράνη του ενδοπλασματικού δικτύου των κυττάρων RPE, όπου η 11-cis αμφιβληστροειδούς παράγεται από all-trans ρετινόλη.

Επιπλέον, όταν ένα συγκεκριμένο αμινοξύ σε μια προηγουμένως αχαρακτηρισμένη περιοχή του RPE65 τροποποιήθηκε από ένα συγκεκριμένο λιπίδιο, επιτάχυνε πολύ τον σχηματισμό της άλφα έλικας, κλειδώνοντάς την στη θέση της και διευκολύνοντας την εισαγωγή της στην κυτταρική μεμβράνη. . Σύμφωνα με τον Appal, αυτό ήταν κάτι που δεν είχε ξαναδεί σε πρωτεΐνη.

Η υπολογιστική μοντελοποίηση προσομοιώσεων μοριακής δυναμικής υποστήριξε τα αποτελέσματά τους. «Τα ευρήματά μας επιλύουν ένα μακροχρόνιο παζλ στη δομή του RPE65, διευκρινίζουν τη λειτουργία του, διευρύνοντας παράλληλα τις γνώσεις μας για τη δέσμευση μεμβράνης με τρόπο που ελπίζουμε ότι θα ενημερώσει τα μοντέλα ασθενειών με πιο ακριβείς τρόπους».

Αυτό το δελτίο τύπου περιγράφει ένα βασικό εύρημα της έρευνας. Η βασική έρευνα αυξάνει την κατανόησή μας για την ανθρώπινη συμπεριφορά και τη βιολογία, κάτι που είναι θεμελιώδες για την προώθηση νέων και καλύτερων τρόπων πρόληψης, διάγνωσης και θεραπείας ασθενειών. Η επιστήμη είναι μια απρόβλεπτη και σταδιακή διαδικασία – κάθε ερευνητική πρόοδος βασίζεται σε προηγούμενες ανακαλύψεις, συχνά με απροσδόκητους τρόπους. Οι περισσότερες κλινικές εξελίξεις δεν θα ήταν δυνατές χωρίς βασικές ερευνητικές γνώσεις. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη Βασική Έρευνα, επισκεφθείτε τη διεύθυνση https://www.nih.gov/news-events/basic-research-digital-media-kit.

/ Δημόσια έκδοση. Αυτό το υλικό από τον αρχικό οργανισμό/συγγραφέα μπορεί να είναι ad hoc, επεξεργασμένο για λόγους σαφήνειας, στυλ και έκτασης. Οι απόψεις και οι απόψεις που εκφράζονται είναι αυτές των συγγραφέων. Δείτε αναλυτικά εδώ.

Leave a Comment