Εντυπωσιακές ιδέες για την όραση ανθρώπων και εντόμων

περίληψη: Οι ερευνητές αποκάλυψαν σημαντικά ευρήματα σχετικά με την παραγωγή του 11-cis-αμφιβληστροειδούς, ενός μορίου σημαντικό για την όραση τόσο στον άνθρωπο όσο και στα έντομα. Μελετώντας την πρωτεΐνη NinaB σε έντομα και συγκρίνοντάς την με την ανθρώπινη πρωτεΐνη RPE65, που είναι και οι δύο απαραίτητες για τη σύνθεση του 11-cis-αμφιβληστροειδούς, η ομάδα ανακάλυψε βασικές διαφορές στους λειτουργικούς μηχανισμούς τους παρά τις δομικές ομοιότητες.

Αυτή η έρευνα όχι μόνο αμφισβητεί τις προηγούμενες αντιλήψεις σχετικά με τις ομοιότητες μεταξύ της όρασης ανθρώπου και εντόμου, αλλά παρέχει επίσης σημαντικές γνώσεις για τις ασθένειες του αμφιβληστροειδούς, ειδικά τη συγγενή αμαύρωση του Leber. Μέσω της κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ, η μελέτη ρίχνει φως στις μοναδικές διεργασίες που διέπουν την παραγωγή 11-cis του αμφιβληστροειδούς, παρέχοντας πιθανές οδούς για την αντιμετώπιση γενετικών μεταλλάξεων που βλάπτουν την όραση.

Βασικά στοιχεία:

1. Δομικές ομοιότητες με λειτουργικές διαφορές: Παρά τη δομική ομοιότητα μεταξύ του NinaB στα έντομα και του RPE65 στον άνθρωπο, οι διαδικασίες παραγωγής 11-cis-αμφιβληστροειδούς διαφέρουν σημαντικά.
2. Πληροφορίες για τις παθήσεις του αμφιβληστροειδούς: Η μελέτη προάγει την κατανόηση της γενετικής βάσης ασθενειών του αμφιβληστροειδούς, όπως η συγγενής αμαύρωση του Leber, αποκαλύπτοντας πώς οι μεταλλάξεις στο RPE65 διαταράσσουν την όραση.
3. Πρόοδοι στην έρευνα όρασης: Αποσαφηνίζοντας τη δομή και τη λειτουργία του NinaB, οι ερευνητές απέκτησαν γνώσεις για το RPE65, ανοίγοντας νέους τρόπους για τη θεραπεία της βλάβης της όρασης που προκαλείται από γενετικές μεταλλάξεις.

πηγή: Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Irvine

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Irvine ανακάλυψαν βαθιές ομοιότητες και εκπληκτικές διαφορές μεταξύ ανθρώπων και εντόμων στην παραγωγή του σημαντικού μορίου που απορροφά το φως στον αμφιβληστροειδή.Κοινοπολιτεία Ανεξάρτητων Κρατών– Ο αμφιβληστροειδής, γνωστός και ως «οπτικό χρωμοφόρο».

Τα ευρήματα εμβαθύνουν την κατανόηση του πώς οι μεταλλάξεις στο ένζυμο RPE65 προκαλούν ασθένειες του αμφιβληστροειδούς, ιδιαίτερα τη συγγενή αμαύρωση του Leber, μια καταστροφική ασθένεια που προκαλεί τύφλωση στα παιδιά.

Για μια μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο διαδίκτυο στο περιοδικό Φύση και χημική βιολογίαΗ ομάδα χρησιμοποίησε κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ για να μελετήσει τη NinaB, μια πρωτεΐνη που βρίσκεται σε έντομα που λειτουργεί παρόμοια με την πρωτεΐνη RPE65 που βρίσκεται στον άνθρωπο. Και τα δύο είναι κρίσιμα για τη σύνθεση του 11-Κοινοπολιτεία Ανεξάρτητων Κρατών– Ο αμφιβληστροειδής, η απουσία του οδηγεί σε σοβαρή διαταραχή της όρασης.

«Η μελέτη μας αμφισβητεί τις παραδοσιακές υποθέσεις σχετικά με τις ομοιότητες και τις διαφορές στην όραση του ανθρώπου και των εντόμων», δήλωσε ο αντίστοιχος συγγραφέας Philip Keyser, αναπληρωτής καθηγητής φυσιολογίας και βιοφυσικής καθώς και οφθαλμολογίας.

«Ενώ αυτά τα ένζυμα μοιράζονται μια κοινή εξελικτική προέλευση και τρισδιάστατη δομή, βρήκαμε ότι η διαδικασία με την οποία παράγουν 11-Κοινοπολιτεία Ανεξάρτητων Κρατών«Ο αμφιβληστροειδής είναι εξαιρετικός».

Δημιουργία 11-Κοινοπολιτεία Ανεξάρτητων Κρατών– Το ρετινοβλάστωμα ξεκινά με την κατανάλωση τροφών όπως τα καρότα ή το σκουός που περιέχουν ενώσεις που χρησιμοποιούνται για το σχηματισμό της βιταμίνης Α, όπως η βήτα-καροτίνη. Αυτά τα θρεπτικά συστατικά μεταβολίζονται από ένζυμα διάσπασης καροτενοειδών, συμπεριλαμβανομένων των NinaB και RPE65.

Ήταν παλαιότερα γνωστό ότι οι άνθρωποι χρειάζονται δύο από αυτά τα ένζυμα για να παράγουν 11-Κοινοπολιτεία Ανεξάρτητων Κρατών– Αμφιβληστροειδές από βήτα-καροτίνη, ενώ τα έντομα μπορούν να επιτύχουν μετατροπή χρησιμοποιώντας μόνο το NinaB. Η απόκτηση γνώσης για το πώς η NinaB συνδέει τα δύο στάδια σε μια ενιαία αντίδραση μαζί με τις λειτουργικές σχέσεις μεταξύ NinaB και RPE65 ήταν ένα σημαντικό κίνητρο για τη μελέτη.

«Διαπιστώσαμε ότι αυτά τα ένζυμα είναι δομικά πολύ παρόμοια, αλλά οι θέσεις όπου ασκούν τη δραστηριότητά τους είναι διαφορετικές», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Yasmin Solano, μεταπτυχιακός φοιτητής στο εργαστήριο Kiser στο UCI Center for Translational Vision Research.

«Η κατανόηση των βασικών χαρακτηριστικών στη δομή του NinaB οδήγησε σε μια βελτιωμένη κατανόηση του καταλυτικού μηχανισμού που απαιτείται για την υποστήριξη της λειτουργίας των οπτικών χρωστικών στον αμφιβληστροειδή.

«Μέσα από τη μελέτη μας για το NinaB, μπορέσαμε να αναγνωρίσουμε τη δομή ενός βασικού τμήματος του RPE65 που δεν είχε επιλυθεί προηγουμένως. Αυτή η ανακάλυψη είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση και τη θεραπεία μεταλλάξεων απώλειας λειτουργίας στο RPE65.

Άλλα μέλη της ομάδας ήταν ο Michael Everett, ένας κατώτερος ειδικός στο εργαστήριο του Kiser, και οι Kelly Dang και Judd Abueg, οι οποίοι ήταν προπτυχιακοί φοιτητές βιολογικών επιστημών εκείνη την εποχή.

Χρηματοδότηση: Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών υπό το Grant CHE-2107713, το Τμήμα Υποθέσεων Βετεράνων στο πλαίσιο του Grant BX004939 και τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας υπό το Grant EY034519-01S1.

Σχετικά με τα νέα της Visual Neuroscience Research

συγγραφέας: Πατρίσια Χάριμαν
πηγή: Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Irvine
επικοινωνία: Patricia Harriman – Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Irvine
εικόνα: Η εικόνα πιστώθηκε στο Neuroscience News

Αρχική αναζήτηση: Ανοιχτή πρόσβαση.
“Τα ένζυμα διάσπασης καροτενοειδών έχουν εξελιχθεί συγκλίνοντας για να δημιουργήσουν οπτικά χρωμοφόρα«Από τους Philip Keyser et al. Φύση και χημική βιολογία

μια περίληψη

Τα ένζυμα διάσπασης καροτενοειδών έχουν εξελιχθεί συγκλίνοντας για να δημιουργήσουν οπτικά χρωμοφόρα

Η απόκριση φωτός στον αμφιβληστροειδή στα ζώα προκύπτει από το φωτοϊσομερισμό της οψίνης 11-Κοινοπολιτεία Ανεξάρτητων Κρατών– Χρωματοφόρο αμφιβληστροειδή. Αυτό το οπτικό χρωμοφόρο παράγεται ενζυματικά μέσω της δράσης διάσπασης της καροτενοειδούς διοξυγενάσης.

Τα σπονδυλωτά απαιτούν δύο διοξυγενάσες διάσπασης καροτενοειδών, τη βήτα-καροτίνη οξυγενάση 1 και το επιθήλιο χρωστικής του αμφιβληστροειδούς 65 (RPE65), για να σχηματίσουν 11-Κοινοπολιτεία Ανεξάρτητων Κρατών-Η ρετιναλδεΰδη είναι υπόστρωμα καροτενοειδών, ενώ τα ασπόνδυλα όπως τα έντομα χρησιμοποιούν ένα μόνο ένζυμο που δεν είναι γνωστό ούτε ως αδρανοποίηση ούτε ως μεταδυναμικό Β (NinaB). Ζευγάρι RPE65 και NinaB μέσω της ΚΑΚ ισομεράση με υδρόλυση και οξυγόνωση, αντίστοιχα, αλλά η μηχανιστική σχέση των ενεργειών τους ισομεράσης παραμένει άγνωστη.

Εδώ αναφέρουμε τη δομή του NinaB, αποκαλύπτοντας λεπτομέρειες της δομής της ενεργού θέσης και του τρόπου δέσμευσης μεμβράνης. Μελέτες μεταλλαξογένεσης κατευθυνόμενες στη δομή εντοπίζουν μια ομάδα υπολειμμάτων βαθιά μέσα στη σχισμή δέσμευσης υποστρώματος NinaB που ελέγχει τη δραστηριότητα ισομερισμού της.

Τα δεδομένα μας καταδεικνύουν ότι η δραστηριότητα ισομερισμού μεσολαβείται από διακριτές περιοχές ενεργών θέσεων στο NinaB και στο RPE65, μια εξελικτική σύγκλιση που εμβαθύνει την κατανόησή μας για την ποικιλομορφία του οπτικού συστήματος.