Ученые открыли механизм, с помощью которого область белка меняет форму, чтобы преобразовать витамин А в форму, пригодную для использования светочувствительными фоторецепторными клетками глаза. Ранее не охарактеризованная область белка, известная как RPE65, спонтанно приобретает спиралевидную форму, когда сталкивается с внутриклеточными мембранами или тонкими структурами, окружающими различные части клетки.

Это изменение формы позволяет RPE65 проникать в эндоплазматический ретикулум — сеть мешкообразных структур и трубочек — где RPE65 выполняет важнейшую задачу преобразования витамина А. Ученые говорят, что это открытие обеспечивает лучшее понимание функции RPE65 и дает информацию о возможных методах лечения нарушений зрения, связанных с мутациями гена RPE65. Исследователи из Национального института глаз, входящего в состав Национального института здоровья, провели исследование, результаты которого были опубликованы в Life Science Alliance.

Зрение возникает, когда свет попадает на пигменты фоторецепторов, называемые опсинами, запуская серию химических реакций, которые генерируют сигналы в мозг. Пигментный эпителий сетчатки (ПЭС), поддерживающая ткань рядом с фоторецепторами, перезаряжает опсины, чтобы восстановить их чувствительность к свету. В процессе, известном как зрительный цикл, RPE65 необходим для превращения израсходованного полностью транс-ретинола, производного витамина А, обратно в светочувствительный 11- цис — ретиналь. Мутации в гене RPE65 связаны с ранним началом тяжелых нарушений слепоты.

Nordic Naturals, ProMacular Defense, 30 мягких таблеток

Взаимодействие RPE65 с эндоплазматическим ретикулумом клеток RPE существенно для образования 11- cis сетчатки, но механизм, с помощью которого RPE65 связывается с мембраной эндоплазматического ретикулума, до сих пор оставался загадкой.

Т. Майкл Редмонд, доктор философии, и ученые из Лаборатории клеток сетчатки и молекулярной биологии NEI показывают в новом исследовании, как RPE65 получает доступ к мембране эндоплазматического ретикулума клеток RPE, где происходит процесс преобразования с участием RPE65.

Такие методы, как кристаллография, которую мы используем для визуализации атомов белка в кристаллической форме, не смогли дать нам полной картины структуры RPE, поскольку эта важная область отсутствует. Нам нужно было придумать новую стратегию, чтобы охарактеризовать этот аспект структуры RPE65, поэтому мы обратились к биохимии».

Шитал Уппал, доктор философии, научный сотрудник NEI и первый автор исследования

Команда NEI обнаружила, что в водном растворе определенный участок RPE65 не имеет структуры, но когда он сталкивается с мембранами, он спонтанно образует амфипатическую альфа-спираль — особый вид спирали в белках. Это изменение позволяет RPE65 связываться с мембраной эндоплазматического ретикулума клеток RPE, где 11 — цис -ретиналь продуцируется из полностью транс-ретинола.

Более того, когда одна специфическая аминокислота в ранее не охарактеризованной области RPE65 была модифицирована специфическим липидом, это значительно ускоряло образование альфа-спирали, «запирая» ее на месте и облегчая ее встраивание в клеточную мембрану. . По словам Уппала, такого никогда раньше не наблюдалось в белке.

Компьютерное моделирование молекулярно-динамического моделирования подтвердило их результаты. «Наши результаты решают давнюю загадку в структуре RPE65, проясняя его функцию, расширяя наши знания о связывании с мембраной таким образом, который, как мы надеемся, позволит более точно информировать модели заболеваний».