Johnso Hopkinso medicinos neurologai teigia, kad, jų nuomone, yra 30 metų biologinės paslapties sprendimas, jie panaudojo genetiškai modifikuotas peles, siekdami išsiaiškinti, kaip viena šviesą jautraus baltymo rodopsino geno mutacija sukelia įgimtą stacionarų naktinį aklumą.
Būklė, pasireiškianti nuo gimimo, sukelia blogą regėjimą esant prastam apšvietimui.
Išvados, paskelbtos m Nacionalinės mokslų akademijos darbaiparodo, kad rodopsino geno mutacija, vadinama G90D, sukelia neįprastą foninį elektrinį „triukšmą“, kuris desensibilizuoja akies lazdeles – akies užpakalinėje dalyje esančias tinklainės ląsteles, atsakingas už naktinį matymą, ir taip sukelia naktinį aklumą.
Tyrimo autoriai rašo, kad neįprasto elektrinio aktyvumo nustatymas galėtų „būti būsimų terapinių intervencijų tikslais“.
Šie elektriniai įvykiai gali padėti mokslininkams geriau suprasti, kaip veikia akies strypai ir kūgiai, sako King-Wai Yau, daktaras, Johnso Hopkinso universiteto medicinos mokyklos Neurologijos katedros profesorius.
Tyrimui vadovavo Yau ir doktorantas Zuying Chai.
„Žinoma, kad rodopsino G90D mutacija sukelia foninį elektrinį triukšmą, kad sumažintų strypų jautrumą, tačiau „triukšmo“ pobūdis ir tikslus jo molekulinis šaltinis nebuvo išspręstas beveik 30 metų“, – sako Yau. „Mes galėjome padėti išspręsti šios ligos mechanizmą naudodami pelės modelį su labai žemu G90D rodopsino ekspresijos lygiu.”
Lygindami žemą G90D ekspresijos lygį, nustatytą genetiškai modifikuotų pelių organizme, su G90D lygiu žmonėms, sergantiems šiuo naktiniu aklumu, autoriai padarė išvadą, kad neįprastas elektrinis aktyvumas, kurio amplitudė yra maža, bet ypač aukštas dažnis, gali būti didžiausias veiksnys. žmonių liga.
Be neįprasto elektrinio triukšmo, rodopsinas sukelia dar vieną elektrinio aktyvumo tipą, vadinamą spontanine termine izomerizacija, kai rodopsino molekulės viduje esanti šiluminė energija skatina rodopsiną atsitiktinai suaktyvinti.
Priešingai pastebėtam neįprastam elektriniam aktyvumui, spontaniška G90D rodopsino izomerizacija parodė didelę amplitudę, bet žemą dažnį. Atlikdami eksperimentus, mokslininkai nustatė, kad G90D rodopsino spontaninės izomerizacijos greitis yra maždaug du šimtus kartų didesnis nei įprasto rodopsino, tačiau jų lazdeles prisitaikantis poveikis nėra pakankamai didelis, kad reikšmingai prisidėtų prie žmonių naktinio aklumo.
Daugeliu atvejų strypai yra labai jautrūs šviesai, tačiau žmonėms, turintiems naktinio aklumo, strypai negali tiksliai nustatyti šviesos pokyčių ir neveikia tamsoje. Žmonėms, sergantiems šia liga, reikia ryškesnės šviesos, kad jie matytų esant silpnam apšvietimui, sakė Yau.
Dešimtmečius mokslininkai žinojo apie G90D mutaciją, tačiau jiems buvo sunku nustatyti, kaip ji sukėlė naktinį aklumą, nes ankstesni pelių modeliai su šia mutacija sukeldavo didelį foninį triukšmą, sukurdami į foninę šviesą panašius efektus, prie kurių greitai prisitaiko pelės strypai. . Dėl to mokslininkams buvo sunku tiksliai išmatuoti mutacijos signalizacijos poveikį.
Siekdami apeiti šią problemą, Johns Hopkins Medicine mokslininkai genetiškai modifikavo peles taip, kad jų G90D ekspresija būtų žema, lygi 0,1% normalaus rodopsino, randamo natūralioje pelių populiacijoje.
Tai leido tyrėjams atskirti skirtingus veiklos tipus, sukurtus pelėms su G90D mutacija, tarsi būtų mažai arba visai nebūtų lygiavertės foninės šviesos.
Mokslininkai naudojo didelės skiriamosios gebos metodą, kad užfiksuotų elektrinį aktyvumą atskiruose pelės tinklainės strypuose, kuriuos jie pasiekė su itin maža stikline pipete – maždaug septyniasdešimtosios žmogaus plauko dydžio – užpildyta druskos tirpalu. galintis pravesti elektrą.
„Jūs iš tikrųjų galite pamatyti šiuos įvykius“, – sako Yau. „Mes naudojome labai specialią techniką, vadinamą siurbimo pipetės įrašymu, kad įrašytume aktyvumą tokia didele skiriamąja geba, kad jei viena rodopsino molekulė izomerizuojasi arba suaktyvėja, mes galime tai pamatyti, nes tai sukelia elektros srovės pokytį.”
G90D yra viena iš keturių rodopsino mutacijų, susijusių su naktiniu aklumu. Pirmasis autorius Chai teigia, kad kiti žingsniai yra nustatyti, kaip kitos rodopsino mutacijos T94I, A292E ir A295V sukelia šią būklę.
„Mechanizmas, sukeliantis G90D naktinį aklumą, gali būti panašus ir kitose trijose rodopsino mutacijose, kurios sukelia šią būklę”, – sako Chai.
Kiti mokslininkai, prisidėję prie tyrimo, yra Yaqing Ye, Danielis Silvermanas ir Randallas Reedas iš Johnso Hopkinso bei Kasey Rose, Alana Madura ir Jeannie Chen iš Pietų Kalifornijos universiteto.