首次發現視紫質在體內是兩分子的複合體

2020-12-05 人民網

人民網北京7月28日電(記者吳迎春)7月25日,貝勒醫學院、猶他大學和約翰?霍普金斯大學醫學院的研究者們聯合發表論文,首次確認視紫質在生物體中的存在形態是兩分子複合體。這一發現有助於開發視色素病變的治療藥物,一種沒有治癒方法的眼病。這篇論文25日發表在權威的美國國家科學院院刊上。

視紫質由視蛋白和輔因子視黃醛構成。在光照下,視黃醛發生異構化,激活視紫質,產生一系列的反應,最後在大腦中產生黑白影像。 如果把眼睛比作照相機,那麼角膜就是照相機鏡頭最前面的透明鏡面,視網膜就是照相底片。當視紫質——存在於視網膜杆狀細胞裡的一種光敏色素透過眼球晶狀體這一「鏡頭」曝光時,會導致與照相底片類似的反應,從而顯影。

據悉,對視紫質的研究有100多年。然而,在眼細胞中,眼科界對於視紫質在體內存在形式一直有爭議。

「根據大量的生化、生物和生理學數據, 眼科界過去一直認為視紫質在體內作為單一分子存在。大概10年前,有證據顯示,視紫質可能以雙分子的複合體存在,但是,所有的證據都是在體外取得的,加上視紫質單分子在體外仍然可以正常的感光, 所以學術界對於視紫質在體內的存在方式爭議很大。我們首次發現,視紫質在體內作為雙分子的複合體而存在。」 這一論文的作者之一、貝勒醫學院眼科學副教授、美籍華人科學家付銀斌博士說。

證實視紫質在體內的存在方式比較困難。為了攻克這一難題,付博士的團隊藉助了一個獨特的轉基因老鼠,這個視網膜杆狀細胞中表達有負責顏色視覺的錐體視蛋白。在視黃醛缺失的條件下,錐體視蛋白必須和視紫質形成兩分子複合體才能正常摺疊成功能性的三維結構,並傳送到負責感光的細胞部位,正常工作。更重要的是,他們還發現視紫質在體內形成成雙分子體的結合點。當雙分子結合部位受到幹擾時,視紫質就不能正確在視網膜杆狀細胞中傳輸,影響感光功能。

長期以來,視紫質的結構和的功能對於G蛋白偶聯受體(GPCR )領域的研究舉足輕重。G蛋白偶聯受體是讓細胞感測外部環境,包括光,氣味和激素的重要受體。與G蛋白偶聯受體相關的疾病為數眾多,並且大約40%的現代藥物都以G蛋白偶聯受體作為靶點。

「考慮到視紫質是典型的G蛋白偶聯受體 ,加之長期以來對於功能性的視紫質單體存在的證據是如此強烈,我們這一在體內證實視紫質是雙分子的實驗,解決了一個很大的爭議,可以引導這一領域向正確的方向發展」這一論文的另一位作者,著名的約翰霍?普金斯大學神經科學教授、美國科學院院士遊景威博士說。

貝勒醫學院庫倫眼科研究所所長Dr. Timothy Stout 評價說,這是非常重要的發現。2015年9月,我們吸收付博士為貝勒醫學院新成立的視網膜研究中心的成員, 這一發現再次表明付博士在研究視網膜疾病方面的創新能力和多學科的專業知識。我相信,付博士的團隊在視網膜研究方面能繼續有更大的發現。

視紫質是一個熱點分子,因為有100多個視紫質的突變會導致色素性視網膜炎,患者在患病初期,在光線不足的條件下看不清東西,最後會變為全盲。因為無法醫治, 被稱為「恐怖的視網膜色素病變」 。「可以想像,一些導致色素性視網膜炎的突變可能影響視紫質雙分子在體內的結合,那麼設計如何保護視紫質雙分子結合的藥物將有效的預防患者失明。」付博士說。 

(責編:賀迎春、熊旭)

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