Las células fotorreceptoras en nuestros ojos pueden ajustarse a niveles de luz débiles y fuertes, pero aún no sabemos exactamente cómo lo hacen. El profesor emérito Fumio Hayashi de la Universidad de Kobe y sus colegas revelaron que la proteína fotorreceptora rodopsina forma grupos transitorios dentrolas membranas del disco en la retina. Estos grupos se concentran en el centro de las membranas del disco y actúan como plataformas en el proceso de conversión de la luz a la señal química. Los hallazgos se publicaron como un artículo destacado en Biología de las comunicaciones el 14 de junio
El equipo de investigación para este estudio incluye al Profesor Asociado Kenichi Morigaki Centro de Investigación de Biosignal, Universidad de Kobe, Profesor Emérito Shohei Maekawa Escuela de Graduados de Ciencias, Universidad de Kobe, Profesor Asociado Keiji Seno Facultad de Medicina, Facultad de Medicina de la Universidad Hamamatsu e Investigador Natsumi Saito Facultad de Medicina, Universidad Médica Jichi.
Dentro de las células fotorreceptoras en forma de bastón en nuestras retinas hay aproximadamente 1,000 capas de membranas en forma de disco, de unos pocos micrómetros de diámetro. Estas son membranas de bicapa lipídica incrustadas con altas concentraciones de la proteína fotorreceptora rodopsina. La rodopsina es un miembro prototípico deReceptor acoplado a proteínas G GPCR que se encarga de recopilar información diversa sobre nuestro entorno externo.
En este estudio, los investigadores utilizaron la última tecnología y métodos de análisis para investigar la dinámica de moléculas individuales de la transducina de rodopsina y proteína G, así como las moléculas de lípidos dentro de las membranas de los discos.
seguimiento de molécula única de rodopsina
La rodopsina es sensible a la luz, por lo que en lugar de usar el colorante fluorescente de luz visible estándar, el equipo usó el colorante infrarrojo cercano para el rastreo de una sola molécula. Confirmaron que la rodopsina se mueve con bastante libertad dentro de las membranas del disco y predijeron que si se forma la rodopsinagrupos temporales, la molécula se movería de un momento a otro a diferentes velocidades. Recolectaron 500 "pistas" individuales creadas por los movimientos de rodopsina, obtuvieron un modelo de tres estados usando la tecnología de aprendizaje automático de inferencia de Bayes y descubrieron que la rodopsina realiza transiciones entre tres estados difusivos.
Grupos que se forman y desaparecen
Cuando aumentaron el marcado fluorescente de la rodopsina, el equipo pudo observar la generación y extinción repetidas de grupos de rodopsina. Propiedades como la velocidad de difusión y la vida útil de los grupos coincidieron con la difusión más lenta observada en el seguimiento de una sola molécula.El equipo también descubrió que la distribución de rodopsina dentro de las membranas del disco no es uniforme como se pensaba anteriormente: se extienden finamente alrededor de los bordes y se concentran en el centro, donde se forman fácilmente grupos.
Desigualdad entre el centro y la periferia
La naturaleza formadora de balsas de las moléculas de rodopsina cuando se acercan entre sí sugiere que los grupos de rodopsina son similares a las balsas. La distribución de la rodopsina en las membranas del disco se inclina hacia el centro, lo que indica que las proteínas rafofílicas y las moléculas de lípidos se unen en el centrode la membrana del disco, mientras que las moléculas raftopóbicas tienden a reunirse en los bordes. El equipo verificó esto mostrando que el fosfolípido raftopóbico típico di-DHA-PE se localiza en los bordes de la membrana.
Resumen
El estudio demuestra que 1 la rodopsina forma grupos racofífilos, proporcionando un andamio transitorio para la activación de la transducción de la señal de la proteína G, y 2 los grupos de rodopsina se rechazan desde la periferia de las membranas y se acumulan en el centro. Estos descubrimientossugieren que tanto la falta de uniformidad transitoria como la falta de uniformidad estructural reguladas por el marco circundante desempeñan funciones inesperadamente importantes, no solo en este caso sino también en varias otras membranas celulares.
Esto proporciona una pieza vital de conocimiento muy básico. Los desarrollos en la investigación básica son esenciales para comprender la morfogénesis compleja y el mantenimiento de los fotorreceptores, así como las condiciones patológicas tales como anormalidades en el pigmento de la retina. En este estudio, el equipo se centró en moléculas relacionadas conproceso de activación de la conversión de la señal luminosa, pero el proceso de desactivación también es un dominio desconocido. Continuaremos persiguiendo nuevos desarrollos en la investigación sobre los procesos de activación y desactivación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kobe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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