Молекулярный механизм зрения поможет диабетикам

Ученые раскрыли механику взаимодействий молекул в палочках сетчатки, которая позволяет людям видеть мир. Правда, по словам экспериментаторов, их открытие найдет применение не только в лечении слепоты.

В основе зрения лежит преобразование света в клетках сетчатки в нервный импульс, который затем и идет в мозг. И хотя это известно уже более двухсот лет, в тонком молекулярном механизме «химии зрения» ученые разобрались только сейчас. Это результат работы группы американских и швейцарских сотрудников медицинского факультета Университета Кейса Западного резерва (School of Medicine, Case Western Reserve University, Кливленд, штат Огайо), Мюллеровского института микроскопии Базельского университета (Müller Institute for Microscopy, University of Basel) и Института биохимии и молекулярной медицины Бернского университета ( Institute of Biochemistry and Molecular Medicine, University of Berne).

Молекулярная механика

За улавливание света в фоточувствительных клетках -- палочках сетчатки -- отвечает белок родопсин (зрительный пурпур). Поглощая фотон, хромофорная группа молекулы родопсина изомеризуется -- переходит из цис-формы в транс-форму. Такое пространственное изменение позволяет «пришвартоваться» к родопсину другому белку -- трансдуцину. Этот процесс известен как первая ступень зрительного каскада для передачи светового сигнала в мозг. Теперь ученые выяснили детали этого взаимодействия.

Родопсин и трансдуцин изолировали из сетчатки быка (это происходило при красном свете) и в растворе сахарозы подвергли молекулы воздействию дневного света. Так в пробирке исследователи вызвали те процессы, которые происходят в клетках сетчатки: изомеризацию родопсина и образование комплексов. Они очистили раствор от всех прочих химических компонентов и путем центрифугирования выделили комплекс родопсина и трансдуцина в чистом виде. Для изучения его экспериментаторы использовали трансмиссионную электронную микроскопию.

Универсальные сигнальные белки

Трансдуцин относится к G-белкам, которые служат сигнальными молекулами для каскадов химических реакций в клетках. Как и другие G-белки, это тример, состоящий из трех субъединиц: альфа, бета и гамма. Ученые показали, что именно альфа-субъединица трансдуцина присоединяется к изомеризованному родопсину.

Исследователи изучили условия стабильного существования и диссоциации комплексов родопсина с трансдуцином. Те или иные нарушения этих молекулярных взаимодействий могут стать причиной слепоты. Но, по мнению ученых, полученные знания пригодятся и для изучения многих других заболеваний. G-белки, к числу которых относится трансдуцин, активируясь через сопряженные рецепторы, участвуют в самых различных патологических процессах. Соответственно, они оказываются связанными с диабетом, аллергией, депрессией, сердечно-сосудистыми нарушения. И можно ожидать, что с другими молекулами G-белки взаимодействуют по сходным механизмам.

Статья опубликована в журнале The FASEB Journal.