Медицина будущего: как самовосстанавливаются белки сетчатки глаза
Согласно исследованию Медицинской школы Case Western Reserve University, опубликованному в 2017 году, светочувствительный пигмент, обнаруженный во всех животных, от бактерий до позвоночных, может быть подвергнут биохимическому манипулированию для того, чтобы запустить самостоятельную рециркуляцию, что является важным терапевтическим преимуществом. В исследовании, которое несколько лет назад появилось на страницах Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые успешно использовали видоизмененный витамин А, чтобы активировать механизм рециркуляции и задействовать белки, играющие важную роль в работе зрительного аппарата человека.
Целевые белки включают в себя светочувствительный родопсин, принадлежащий к семейству G-белков, которые располагаются в клеточных мембранах и передают внешние сигналы внутрь клеток. Новая технология открывает возможность для модификации сетчатки, что поможет улучшить зрение и позволит значительно усовершенствовать современные методы восстановления сигнальной передачи в клетках глаза. Сахил Гулати, ведущий автор исследования и аспирант в Факультет фармакологии в Медицинском колледже Университета Кейс Вестерн Резерв, объясняет, что их исследование по факту представляет собой полный переход от простой односторонней активации G-белков к самообновляющемуся механизму, путем банального присоединения к белкам сетчатки циклогексильной группы.
Люди видят мир с помощью чрезвычайно чувствительного белка родопсина (о нем уже было сказано выше), который интегрирован в сетчатку и позволяет глазу улавливать свет. Световые фотоны попадают в глаз и поглощаются этим комплексом «сетчатка-родопсин», активируя каскад сигналов, которые в итоге и приводят к тому, что мозг распознает визуальную картину. Важно отметить, что сетчатка во время приема фотонов преобразуется из модификации «11-цис» изомера в «транс» изомер, но для обратного процесса требуется целая «армия» специализированных белков. Таким образом, генетические мутации на любом из этапов этого процесса приводят к преждевременной деградации сетчатки и ухудшению зрения.
Исследователи обнаружили механизм самообновления в бычьем родопсине, который чрезвычайно похож на человеческий родопсин. В лабораторных испытаниях они использовали очищенные белки, чтобы показать, что их модифицированная сетчатка связывается с бычьим родопсином и успешно активирует определенные человеческие глазные белки в ответ на световую реакцию, а по завершению использует тепловую энергию для медленного возвращения в неактивную форму, которая может быть активирована светом повторно. Полученные данные свидетельствуют о том, что молекулы сетчатки со специфической химической структурой могут обратимо стимулировать родопсин, который управляет человеческим зрением.