Científicos del campus de Florida del Instituto de Investigación Scripps TSRI han descubierto cómo una proteína llamada α2δ4 establece una visión adecuada. Su investigación ayuda a explicar por qué las mutaciones en el gen que codifica α2δ4 conducen a la distrofia retiniana, una enfermedad caracterizada por una visión defectuosa del color yceguera nocturna.
Para estudiar cómo esta proteína apoya la visión, los investigadores modelaron la distrofia retiniana en ratones. Al igual que los humanos, los ratones que carecen de α2δ4 sucumbieron a la enfermedad y su visión se vio comprometida.
"Gran parte de nuestro trabajo está impulsado por el deseo de comprender qué es lo que sale mal en una variedad de condiciones de ceguera", explicó el profesor de TSRI Kirill A. Martemyanov, autor principal del nuevo estudio. "Ahora hemos encontrado una molécula que juega un papel clavepapel al permitir que los fotorreceptores se conecten al circuito neural y transmitan las señales de luz que reciben al cerebro ".
El estudio fue publicado recientemente en línea en la revista neurona .
Un ingrediente secreto para la visión
Nuestra visión depende de dos tipos de fotorreceptores en la capa sensible a la luz del ojo llamada retina. Los fotorreceptores de varillas detectan fotones en los niveles más bajos de luz y apoyan la visión nocturna, y los fotorreceptores de cono detectan la luz brillante y discriminan los colores. Ambas varillasy los conos deben conectarse a un circuito neural de la retina para enviar información al cerebro.
Martemyanov y sus colegas están estudiando las conexiones neuronales que hacen posible la visión. En un estudio anterior, los investigadores identificaron una nueva proteína de adhesión celular llamada ELFN1 que los bastones utilizan para hacer contactos con sus parejas, llamadas neuronas bipolares. Sin embargo, cómo ELFN1cumple la tarea del cableado del fotorreceptor no estaba claro.
En el nuevo estudio, los experimentos encabezados por el investigador asociado de TSRI Yuchen Wang del laboratorio Martemyanov mostraron que esta conectividad requiere que α2δ4 se una a una estructura, llamada complejo macromolecular de orden superior, con ELFN1 y otras proteínas llamadas canales de calcio. Estos canales de calcio activanla liberación del glutamato mensajero químico, que los fotorreceptores utilizan para comunicarse con las neuronas bipolares.
En resumen, Wang explicó que sin α2δ4 y los otros canales de calcio en el complejo macromolecular, los bastones no pueden conectarse al circuito neural. "Descubrimos que α2δ4 es esencial para organizar el compartimento presináptico de los fotorreceptores de bastón", dijo.
Sorprendentemente, la eliminación del gen correspondiente para α2δ4 en un modelo de ratón interrumpió la transmisión de señales de luz de los fotorreceptores al cerebro sin afectar la capacidad de detectar la luz. "Es como si estuvieras tratando de hacer una llamada telefónica, y tu teléfono estácompletamente funcional, pero no te escuchan porque no hay señal ", dijo Martemyanov.
Los conos parecían manejar la falta de α2δ4 solo un poco mejor. Sin α2δ4, los ratones no podían ver en condiciones de poca luz y no podían navegar por un laberinto con poca luz debido a sus varillas disfuncionales. Sus conos también se vieron afectados, peroaún envían algunas señales débiles al cerebro.
"Su visión en la penumbra fue completamente abolida", dijo Martemyanov. "Y la señal de los conos apenas pudo llegar".
Wang dijo que los investigadores están investigando más ahora para dar cuenta de esta diferencia entre bastones y conos.
Una forma potencial de mantener los ojos sanos
En el futuro, Martemyanov y su equipo planean estudiar si la manipulación de α2δ4 podría ayudar a los fotorreceptores a transmitir sus señales y mantener la conectividad para permanecer funcionales por más tiempo en modelos de pérdida de visión relacionada con la edad, una condición de ceguera importante en humanos.
"Si podemos atraer a los fotorreceptores moribundos para que aumenten su comunicación con los circuitos de la retina y preserven las conexiones que hacen, es probable que podamos retrasar la pérdida de la visión en condiciones degenerativas como la degeneración macular relacionada con la edad", dijo Martemyanov.
Los investigadores también piensan que factores de cableado como α2δ4 y ELFN1 también podrían ayudar a los investigadores a abordar un desafío actual en el uso de células madre para corregir la pérdida de visión.
Martemyanov explicó que los esfuerzos actuales de muchos laboratorios se dirigen actualmente a reemplazar las células fotorreceptoras muertas con bastones y conos derivados de células madre como una estrategia para restaurar la visión; sin embargo, la integración de los nuevos fotorreceptores en el circuito de la retina ha sido un desafío.El estudio sugiere que α2δ4 puede ser el ingrediente secreto para que estas nuevas células se conecten correctamente al circuito neuronal.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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