Cercetătorii identifică mecanismul molecular care reglează sensibilitatea la lumină a ochilor
Cercetătorii de la Weill Cornell Medicine au descoperit mecanismul prin care o moleculă din celule poate ajusta sensibilitatea la lumină a ochilor.
Studiul, publicat pe 3 septembrie în Nature Communications, a identificat locul de legare al moleculei pe o proteină din celulele retinei, ceea ce ar putea facilita dezvoltarea de medicamente care să vizeze acest loc pentru tratarea bolilor oculare asociate.
Cercetarea a analizat funcționarea moleculei cunoscute sub numele de PIP2 (PI(4,5)P2), un fosfolipid prezent în membranele majorității celulelor umane, cu o varietate largă de funcții de semnalizare și reglementare. Studiile anterioare sugerează că PIP2 poate ajuta la reglarea sensibilității celulelor „bastonaș” din retină prin inhibarea activării unui canal ionic esențial numit canal CNG. Totuși, modul în care PIP2 îndeplinește această funcție a fost neclar. Concentrația de PIP2 în membranele celulelor bastonaș este foarte scăzută, ceea ce face dificilă măsurarea și manipularea experimentală a acestuia.
Cercetătorii au utilizat membrane model care conțineau canale CNG și concentrații bine definite de PIP2, plus tehnici imagistice de înaltă rezoluție, pentru a determina cu exactitate cum și unde PIP2 se leagă de canalele CNG pentru a inhiba activitatea acestora. Rezultatele au arătat că concentrațiile foarte scăzute de PIP2 din celulele bastonaș funcționează eficient pentru a inhiba canalul și, potențial, a exercita un efect asupra vederii.
Aceste descoperiri oferă un cadru pentru înțelegerea modului în care lipidele precum PIP2 reglează activitatea canalelor ionice și dezvăluie locul specific unde un medicament ar putea viza canalele CNG pentru a inhiba activitatea acestora.
„Credem că reglarea canalelor CNG de către PIP2 face parte dintr-un proces natural de ajustare a sensibilității la lumină în aceste celule”, a declarat Dr. Taehyun Park, autor principal al studiului și cercetător postdoctoral în Departamentul de Anesteziologie.
Înțelegerea modului în care PIP2 inhibă canalele CNG are, de asemenea, importanță clinică. Unele forme de degenerare retiniană și pierdere a vederii sunt cauzate de canale CNG defecte care duc la moartea celulelor bastonaș. În principiu, un medicament care vizează locul de legare al PIP2 pe canalele CNG ar putea repara fenotipul defect și ameliora astfel de condiții. Totuși, detaliile structurale ale acestui loc de legare și efectul inhibitor al PIP2 au fost neclare.
Oamenii de știință au creat structuri lipidice asemănătoare membranelor celulare cu canale CNG și diferite concentrații de PIP2, confirmând că PIP2 menține eficient canalele CNG închise chiar și la concentrații foarte scăzute. Microscopia electronică criogenică a dezvăluit, de asemenea, detalii structurale precise despre modul în care moleculele de PIP2 se leagă de aceste canale și le mențin într-o stare închisă.
În ansamblu, rezultatele oferă prima imagine clară și convingătoare a modului în care PIP2 reglează canalele CNG din celulele bastonaș, au declarat cercetătorii.
Laboratorul lui Nimigean continuă cercetările prin studierea regulatorilor lipidici care ajută la reglarea vederii prin activarea canalelor CNG în loc să le inhibe. Abordarea lor de modelare a membranelor, care permite controlul precis al oricărui constituent lipidic, ar putea facilita progresul în multe alte direcții de cercetare.
