Исследователи представили важные данные о выработке 11-цис-ретинал (11-cis-retinal), молекулы, имеющей решающее значение для зрения как у людей, так и у насекомых. Изучая белок NinaB у насекомых и сравнивая его с человеческим белком RPE65, которые необходимы для синтеза 11-цис-ретинал, команда ученых обнаружила ключевые различия в их рабочих механизмах, несмотря на их структурное сходство.
Это исследование не только бросает вызов предыдущим представлениям о параллелях между зрением человека и насекомых, но также дает важную информацию о заболеваниях сетчатки, в частности о врожденной амаврозе Лебера. С помощью рентгеновской кристаллографии исследование проливает свет на уникальные процессы, лежащие в основе продукции 11-цис-ретиналя, предлагая потенциальные пути борьбы с генетическими мутациями, которые ухудшают зрение.
Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине (UC Irvine) обнаружили сильные сходства и удивительные различия между людьми и насекомыми в выработке важнейшей светопоглощающей молекулы сетчатки, 11-цис-ретиналя, также известной как «зрительный хромофор».
Полученные результаты углубляют понимание того, как мутации фермента RPE65 вызывают заболевания сетчатки, особенно врожденный амавроз Лебера — разрушительное заболевание, вызывающее слепоту у детей.
В исследовании, опубликованном в научном журнале Nature Chemical Biology, команда ученых использовала рентгеновскую кристаллографию для изучения NinaB, белка насекомых, который функционирует аналогично белку RPE65 человека. Оба имеют решающее значение для синтеза 11-цис-ретиналя, а их отсутствие приводит к серьезным нарушениям зрения.
«Наше исследование бросает вызов традиционным предположениям о сходствах и различиях зрения человека и насекомых», — комментирует автор-корреспондент Филип Кайзер (Philip Kiser) из UCI.
«Хотя эти ферменты имеют общее эволюционное происхождение и трехмерную архитектуру, мы обнаружили, что процесс, посредством которого они производят 11-цис-ретиналь, различен».
Продукция 11-цис-ретиналя начинается с употребления таких продуктов, как морковь или тыква, содержащих соединения, используемые для выработки витамина А, такие как бета-каротин. Эти питательные вещества метаболизируются ферментами расщепления каротиноидов, включая NinaB и RPE65.
Ранее было известно, что людям требуются два из этих ферментов для производства 11-цис-ретиналя из бета-каротина, тогда как насекомые могут добиться преобразования только с помощью NinaB. Ключевой мотивацией для исследования стало понимание того, как NinaB может объединить эти два этапа в единую реакцию, а также функциональные связи между NinaB и RPE65.
«Мы обнаружили, что структурно эти ферменты очень похожи, но места, в которых они осуществляют свою активность, различны», — добавляет автор Ясмин Солано (Yasmeen Solano).
«Понимание ключевых особенностей структуры NinaB привело к лучшему пониманию каталитического механизма, необходимого для поддержки функции зрительных пигментов сетчатки. Благодаря нашему исследованию NinaB мы смогли узнать о структуре ключевой части RPE65, которая ранее не была выяснена. Это открытие имеет жизненно важное значение для понимания и устранения мутаций потери функции в RPE65».
Авторы другого исследования утверждают, что морские змеи обрели цветовое зрение благодаря редкой генетической эволюции