«До недавнего времени устоявшаяся концепция, основанная на огромном количестве литературы по биохимии, биофизике и физиологии, утверждала, что родопсин существует и функционирует как мономер — единственная молекула. Однако около 10 лет назад начали появляться доказательства того, что родопсин могут существовать в виде димера, двухмолекулярного комплекса. Тем не менее, все подтверждающие доказательства получены из экспериментов in vitro, то есть экспериментов, проводимых вне живого организма », — сказал старший автор доктор Инбин Фу, доцент и Сара Кэмпбелл Блаффер создал кафедру офтальмологии в Бейлоре. «В этом исследовании мы впервые показали in vivo — внутри живого организма — что родопсин существует в виде димера».
Структура и функция родопсина долгое время служили моделью для рецепторов, связанных с G-белком (GPCR), которые составляют самое большое семейство белковых молекул, позволяющих клетке ощущать внешнюю среду, включая свет, запахи и гормоны.Многие GPCR имеют несколько субъединиц, которые отличаются друг от друга. Родопсин, с другой стороны, имеет одну субъединицу, что затрудняет различение мономеров родопсина от димеров родопсина in vivo. Чтобы определить, образует ли родопсин мономеры или димеры in vivo, исследователи проверили способность родопсина образовывать димеры с другой молекулой, опсином конуса.
«Мы получили первые четкие доказательства in vivo, воспользовавшись преимуществом уникальной генетически модифицированной линии мышей, которая экспрессирует колбочкообразный опсин, молекулу, отвечающую за цветовое зрение, в палочках — клетках, отвечающих за обнаружение тусклого света, которые естественным образом экспрессируют родопсин», — сказал он. Фу. «Мы обнаружили, что в отсутствие хромофора на основе витамина А, условия, необходимого для этого эксперимента, конусный опсин может созревать и нацеливаться в нужное место, если и только если присутствует родопсин, чтобы помочь ему, то есть когда конусный опсин и родопсин образуют двухмолекулярный комплекс ».Что наиболее важно, исследователи также определили, какие участки или домены молекулы родопсина необходимы для образования димеров. «Мы также подтвердили домен, который является ключевым для димеризации родопсина, и снова показали in vivo, что созревание и нацеливание родопсина в нужное место в клетке становится дефектным, когда димеризация нарушается из-за блокирования доменов, участвующих в образовании димеров».Авторы надеются, что их результаты также помогут разработать будущие методы лечения пигментного ретинита, который был связан с более чем 100 мутациями родопсина. «Вполне возможно, что некоторые мутации, вызывающие пигментный ретинит, могут повлиять на процесс димеризации родопсина.
При разработке будущих методов лечения этого состояния важно помнить, что родопсин действует как димер», — сказал Фу.«Учитывая, что родопсин является прототипом GPCR, что доказательства функционального мономера родопсина настолько сильны, и что сохраняется сильное общее сопротивление концепции димера родопсина, наши эксперименты in vivo, представленные здесь, имеют решающее значение для управления этой областью. в правильном направлении ", — сказал соавтор доктор Кинг-Вай Яу, профессор нейробиологии Университета Джона Хопкинса.
«Как врач, участвовавший в многочисленных клинических испытаниях лечения пигментного ретинита, я могу сказать, что это очень важное открытие», — сказал д-р Тимоти Стаут, председатель и профессор офтальмологии и директор Института глаз Каллена в Бейлоре. «Мы наняли доктора Фу в сентябре 2015 года в качестве члена нового Центра исследований сетчатки в Бейлоре. Эта работа является еще одной демонстрацией инновационных подходов и многопрофильного опыта доктора Фу в изучении заболеваний сетчатки. Я уверен, что команда доктора Фу будет продолжают делать великие открытия в исследованиях сетчатки глаза ».