Sinirbilim

İnsan ve Böcek Görüşüne İlişkin Göz Açıcı İçgörüler

Özet: Araştırmacılar, hem insanlarda hem de böceklerde görme için hayati öneme sahip bir molekül olan 11-cis-retinalin üretimine ilişkin önemli bulguları açıkladı. Ekip, böceklerdeki NinaB proteinini inceleyerek ve bunu, her ikisi de 11-cis-retinal sentezi için gerekli olan insan RPE65 proteini ile karşılaştırarak, yapısal benzerliklerine rağmen operasyonel mekanizmalarında önemli farklılıklar keşfetti.

Bu araştırma, yalnızca insan ve böcek görüşü arasındaki paralelliklere ilişkin önceki görüşlere meydan okumakla kalmıyor, aynı zamanda retina hastalıklarına, özellikle de Leber’in konjenital amorozisine ilişkin önemli bilgiler sağlıyor. X-ışını kristalografisi yoluyla çalışma, 11-cis-retinal üretiminin altında yatan benzersiz süreçlere ışık tutuyor ve görmeyi bozan genetik mutasyonları ele almak için potansiyel yollar sunuyor.

Ana unsurlar:

  1. İşlevsel Farklılıklarla Yapısal Benzerlikler: Böceklerdeki NinaB ile insanlarda RPE65 arasındaki yapısal benzerliğe rağmen, 11-cis-retinal üretme süreçleri önemli ölçüde farklıdır.
  2. Retina Hastalıklarına Bakış: Çalışma, RPE65’teki mutasyonların görmeyi nasıl bozduğunu ortaya çıkararak Leber konjenital amarosis gibi retina hastalıklarının genetik temelinin anlaşılmasını geliştirmektedir.
  3. Vizyon Araştırmasındaki Gelişmeler: Araştırmacılar, NinaB’nin yapısını ve işlevini açıklayarak RPE65 hakkında bilgi edindiler ve genetik mutasyonların neden olduğu görme bozukluğunun tedavisinde yeni yollar açtılar.

Kaynak: UC Irvine

Irvine’deki California Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, retinanın kritik ışık soğuran molekülünün üretiminde insanlarla böcekler arasında derin benzerlikler ve şaşırtıcı farklılıklar keşfettiler: 11-cis-retinal, aynı zamanda “görsel kromofor” olarak da bilinir.

Bulgular, RPE65 enzimindeki mutasyonların retina hastalıklarına, özellikle de çocukluk çağında yıkıcı bir körlük hastalığı olan Leber konjenital amorozise nasıl neden olduğuna dair anlayışı derinleştiriyor.

Bu bir gözü gösterir.
11-cis-retinalin oluşumu, beta-karoten gibi A vitamini üretimi için kullanılan bileşikleri içeren havuç veya kabak gibi gıdaların tüketilmesiyle başlar. Kredi: Nörobilim Haberleri

Yakın zamanda dergide çevrimiçi yayınlanan çalışma için Doğa Kimyasal BiyolojiEkip, böceklerde bulunan ve insanlarda bulunan RPE65 proteinine benzer şekilde işlev gören bir protein olan NinaB’yi incelemek için X-ışını kristalografisini kullandı. Her ikisi de 11- sentezi için çok önemlidir.cis-retina ve bunların yokluğu ciddi görme bozukluğuna neden olur.

UCI fizyoloji ve biyofizik ve oftalmoloji alanında doçent olan ilgili yazar Philip Kiser, “Çalışmamız, insan ve böcek görüşünün benzerlikleri ve farklılıkları hakkındaki geleneksel varsayımlara meydan okuyor” dedi.

“Bu enzimler ortak bir evrimsel kökene ve üç boyutlu mimariye sahip olsalar da, ürettikleri sürecin 11-cis-retina belirgindir.”

11’in yaratılışıcis-retinal, beta-karoten gibi A vitamini üretimi için kullanılan bileşikleri içeren havuç veya kabak gibi gıdaların tüketimiyle başlar. Bu besinler, NinaB ve RPE65 dahil olmak üzere karotenoid parçalama enzimleri tarafından metabolize edilir.

İnsanların 11- üretmek için bu enzimlerden ikisine ihtiyaç duyduğu önceden biliniyordu.cis-beta-karoten’den retinal, oysa böcekler dönüşümü sadece NinaB ile başarabilirler. NinaB ile RPE65 arasındaki fonksiyonel ilişkilerin yanı sıra, NinaB’nin iki adımı tek bir reaksiyonda nasıl birleştirebileceğine dair fikir edinmek, çalışma için temel motivasyondu.

UCI Çevirisel Görme Araştırma Merkezi’nde Kiser’in laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan baş yazar Yasmeen Solano, “Yapısal olarak bu enzimlerin birbirine çok benzediğini ancak faaliyetlerini gerçekleştirdikleri yerlerin farklı olduğunu bulduk” dedi.

“NinaB yapısındaki temel özelliklerin anlaşılması, retinal görsel pigmentlerin işlevini desteklemek için gerekli olan katalitik mekanizmanın daha iyi anlaşılmasına yol açtı.

“NinaB ile ilgili çalışmamız sayesinde RPE65’in daha önce çözülmemiş önemli bir kısmının yapısı hakkında bilgi edinebildik. Bu keşif, RPE65’teki fonksiyon kaybı mutasyonlarının anlaşılması ve ele alınması açısından hayati öneme sahiptir.”

Diğer ekip üyeleri arasında Kiser laboratuvarında kıdemsiz uzman olan Michael Everett ve o zamanın biyolojik bilimler lisans öğrencileri Kelly Dang ve Jude Abueg vardı.

Finansman: Bu çalışma, CHE-2107713 hibesi altında Ulusal Bilim Vakfı, BX004939 hibesi altında Gazi İşleri Bakanlığı ve EY034519-01S1 hibesi altında Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından desteklenmiştir.

Bu görsel sinirbilim araştırma haberi hakkında

Soyut

Karotenoid parçalama enzimleri, görsel kromoforu oluşturmak için yakınsak bir şekilde evrimleşti

Hayvanlarda retina ışık tepkisi, opsin ile birleşmiş bir 11-‘nin fotoizomerizasyonundan kaynaklanır.cis-retinaldehit kromoforu. Bu görsel kromofor, karotenoid parçalayıcı dioksijenazların etkisiyle enzimatik olarak üretilir.

Omurgalılar, 11-‘yi oluşturmak için iki karotenoid bölünme dioksijenazına, β-karoten oksijenaz 1 ve retinal pigment epitelyumu 65’e (RPE65) ihtiyaç duyar.cis-karotenoid substratlardan retinaldehit elde edilirken böcekler gibi omurgasızlar Ne İnaktivasyon Ne de Afterpotential B (NinaB) olarak bilinen tek bir enzimi kullanır. RPE65 ve NinaB çifti trans-cis sırasıyla hidroliz ve oksijenasyon ile izomerizasyon, ancak izomeraz aktivitelerinin mekanik ilişkisi hala bilinmemektedir.

Burada NinaB’nin yapısını rapor ediyoruz, aktif bölge mimarisinin ayrıntılarını ve membran bağlanma modunu ortaya koyuyoruz. Yapı kılavuzlu mutajenez çalışmaları, NinaB substrat bağlama yarığının derinliklerinde izomerizasyon aktivitesini kontrol eden bir kalıntı kümesini tanımlar.

Verilerimiz, izomerizasyon aktivitesine, NinaB ve RPE65’teki farklı aktif bölge bölgelerinin aracılık ettiğini göstermektedir; bu, görsel sistem çeşitliliği anlayışımızı derinleştiren evrimsel bir yakınlaşmadır.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/human-insect-vision25648/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu