Geny barvy očí jsou nezbytné pro zdraví sítnice

souhrn: Nejen, že je kynureninová dráha důležitá pro tvorbu očního pigmentu, hraje roli i při udržování zdraví sítnice.

zdroj: Institut Maxe Plancka

Metabolické dráhy se skládají ze série biochemických reakcí v buňkách, které přeměňují výchozí složku na jiné produkty.

Přibývá důkazů, že metabolické dráhy spojené s vnějšími stresory ovlivňují zdraví buněk a tkání. Mnoho lidských onemocnění, včetně onemocnění sítnice nebo neurodegenerativních onemocnění, je spojeno s abnormalitami v metabolických drahách.

Elisabeth Nost vedla tým výzkumníků z Institutu Maxe Plancka pro molekulární buněčnou biologii a genetiku (MPI-CBG) v Drážďanech v Německu, kteří popsali zásadní roli jedné metabolické dráhy při udržování zdraví sítnice za podmínek stresu.

Studovali klasické geny rumělky, kardinála, bílé a košenily, které byly původně charakterizovány před desítkami let a pojmenovány podle jejich role v pigmentaci očí, zejména při tvorbě hnědého pigmentu oka mouchy.

Tyto geny kódují složky kynureninové dráhy, jejíž aktivita přeměňuje aminokyselinu tryptofan v různých krocích na jiné produkty. V této studii autoři zdůrazňují funkci této metabolické dráhy ve zdraví sítnice, nezávisle na její roli při tvorbě pigmentu.

Kynureninová dráha je evolučně konzervovaná metabolická dráha, která reguluje řadu biologických procesů. Jeho narušení může vést k hromadění toxických nebo ochranných biomolekul či metabolitů, které mohou zhoršit nebo zlepšit zdraví mozku včetně sítnice, resp.

Znalost této důležité metabolické dráhy nedávno rozšířil výzkumný tým pod vedením Knusta, emeritního ředitele MPI-CBG, ve své publikaci v časopise Genetika PLOS.

Vědomi si pozoruhodného zachování této metabolické dráhy a genů, které ji regulují, použili mouchy jako modelový systém k odhalení role jednotlivých metabolitů ve zdraví sítnice.

Vědci studovali čtyři geny – rumělkový, kardinální, bílý a košenila – pojmenované po abnormálních barvách očí poté, co byly ztraceny u much.

„Vzhledem k tomu, že kynureninová dráha je zachována od much k lidem, zeptali jsme se, zda tyto geny regulují zdraví sítnice nezávisle na jejich roli při tvorbě pigmentu,“ říká Sarita Hebar, jedna z hlavních autorek studie.

Aby to vědci zjistili, použili kombinaci genetiky, dietních změn a biochemické analýzy metabolitů ke studiu různých mutací ovocné mušky Drosophila melanogaster.

Sophia Trekov, spoluautorka, vyvinula metodu pro biochemickou analýzu metabolitů kynureninové dráhy. To umožnilo výzkumníkům spojit různé hladiny metabolitů se zdravotním stavem sítnice.

Zjistili, že jeden metabolit, 3-hydroxykynurenin (3OH-K), poškozuje sítnici. Ještě důležitější je, že by mohli ukázat, že stupeň degradace je ovlivněn rovnováhou mezi toxickým 3OH-K a ochrannými metabolity, jako je kyselina kynurenová (KYNA), a nikoli pouze jejich absolutní množství.

Sarita dodává: „Také jsme krmili dva z těchto metabolitů normálním (nemutovaným) mouchám a zjistili jsme, že 3OH-K zvyšuje stresem vyvolané poškození sítnice, zatímco KYNA chrání sítnici před poškozením vyvolaným stresem.“ To znamená, že zdraví sítnice lze za určitých podmínek zlepšit změnou poměru metabolitů v kynureninové dráze.

Zacílením na tyto čtyři geny, a tedy čtyři odlišné kroky v rámci dráhy, byli vědci schopni prokázat, že nejen akumulace 3OH-K jako takového, ale také jeho umístění v buňce, a tedy jeho dostupnost v jiných interakcích, je důležité pro zdraví sítnice.

„Tato práce ukazuje, že kynureninová dráha je důležitá nejen při tvorbě pigmentu, ale že hladina jednotlivých metabolitů hraje důležitou roli při udržování zdraví sítnice,“ říká Knust.

„V budoucnu by měl být poměr různých metabolitů a konkrétní místa jejich akumulace a aktivity zohledněn v terapeutických strategiích u onemocnění s narušenou funkcí kynureninové dráhy, která jsou pozorována u různých neurodegenerativních stavů.“

O těchto novinkách z genetiky a optické neurovědy

autor: tisková kancelář
zdroj: Institut Maxe Plancka
sdělení: Tiskové oddělení – Institut Maxe Plancka
obrázek: Obrázek je ve veřejné doméně

Původní vyhledávání: otevřený přístup.
„Modulace kynureninové dráhy nebo sekvestrace toxického 3-hydroxykynureninu chrání sítnici před poškozením způsobeným světlem u Drosophila.Elisabeth Knost et al. Genetika PLOS

shrnutí

Modulace kynureninové dráhy nebo sekvestrace toxického 3-hydroxykynureninu chrání sítnici před poškozením způsobeným světlem u Drosophila.

Zdraví tkání je regulováno řadou vnějších nebo vnitřních faktorů.

Zde jsme zkoumali roli konzervované kynureninové (KP) dráhy při udržování homeostázy sítnice v kontextu mírného stresu v Drosophila melanogaster. rumělkaA Základní A karmín jsou muší geny, které kódují různé kroky v KP. spolu s bílýTyto geny jsou známými regulátory biosyntézy hnědého pigmentu (omochrom).

Použití bílý Jako citlivé genetické pozadí ukazujeme, že mutace v rumělkaA Základní A karmín Diferenciálně modulovat poškození sítnice způsobené světlem.

Hmotnostní spektrometrická měření metabolitů KP u much s různými genotypy podporují názor, že zvýšené hladiny 3-hydroxykynureninu (3OH-K) a kyseliny xanthurenové (XA) podporují poškození sítnice, zatímco kyselina kynurenová (KYNA) a kynurenin (K) jsou neuroprotektivní. -chráněný.

Tento závěr je potvrzen tím, že krmení 3OH-K vede ke zlepšení poškození sítnice, zatímco krmení KYNA chrání sítnici na náchylném genetickém pozadí. Je zajímavé, že škodlivé účinky volného 3OH-K jsou sníženy subcelulárním dělením.

Izolace 3-OH-K umožňuje zhášení jeho toxicity konverzí na hnědý pigment nebo konjugací na proteiny. Tato práce nám umožnila oddělit roli KP genů při tvorbě omochromu od jejich role v retinální homeostáze.

Kromě toho vyvolává nové hypotézy o důležitosti rovnováhy a rozdělení metabolitů KP při zmírňování onemocnění.