Kataraktpräventionshoffnung von der neuen Nahaufnahme des Proteins

Forscher haben atomare Ansichten eines Augenproteins entdeckt, die die Transparenz der Linse im menschlichen Auge aufrechterhalten, was möglicherweise zu neuen Wegen zur Behandlung und Vorbeugung von Katarakten führen könnte.

Eine Studie, veröffentlicht in der Natur Tagebuch Strukturelle und Molekularbiologie, zeigt, wie Wissenschaftler dynamische Ansichten eines Proteins erreicht haben, das nur in den Augenlinsen von Säugetieren zu finden ist - Aquaporin Zero (AQP0).

Forscher der University of California-Irvine und des Janelia Farm Research Campus in Ashurn, VA, erklären, dass die Linse im menschlichen Auge aus einzigartigen Zellen besteht, die Linsenfasern genannt werden, die Wasser und Proteine ??enthalten, die Kristalline genannt werden.

Wenn die Fasern und die Kristalline dicht gepackt sind, entsteht ein "einheitliches Medium", durch das Licht durch die Linse gehen kann. Die Wissenschaftler sagen, dass, wenn abnormale Entwicklung oder altersbedingte Veränderungen in der Linse auftreten, dies zu einer Katarakt führen kann.

Die Forscher bemerken, dass, wenn das AQP0-Gen mutiert wird, dies eine Ursache für kongenitale Katarakte (von Geburt an) sein kann und das Risiko von altersbedingten Katarakten erhöhen könnte.

Wenn sich AQP0-Kanäle schließen, wird dies durch Calmodulin - ein Calcium-sensitives Protein - reguliert. Die Wissenschaftler sagen, dass der Prozess, wie Calmodulin dies tut, bisher unklar war, aber diese dynamische Ansicht des AQP0-Kanals offenbart einen Prozess, bei dem das Protein den offenen Kanal "ergreift" und ihn dazu zwingt, sich zu schließen.

Dr. Houmam Araj vom National Eye Institute, erklärt:

"Es wird angenommen, dass der AQP0-Kanal eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Transparenz der Linse und der Regulierung des Wasservolumens in den Linsenfasern spielt. Das Verständnis der molekularen Details, wie Wasser durch den Kanal fließt, könnte zu einem besseren Verständnis von Katarakt führen."

Wie die "Nahaufnahme" erreicht wurde

Um Nahaufnahmen des AQP0-Proteins und des gebundenen Calmodulins zu erhalten, nutzten die Forscher die Elektronenmikroskopie. Sie kombinierten dann die mikroskopischen Daten und frühere Daten, die mittels Kristallographie gewonnen wurden - ein Prozess, bei dem Proteine ??nach der Kristallisation geröntgt werden.

Dieser Prozess erzeugte computerisierte Modelle der Interaktion der beiden Proteine ??und ermöglichte es den Forschern, die entscheidenden Bausteine ??für Proteine ??(Aminosäuren) in AQP0 zu identifizieren.

Die Wissenschaftler neutralisierten dann einzeln die Aminosäuren innerhalb des AQP0-Kanals.

Die Autoren der Studie erklären, dass der AQP0-Kanal aus vier "tonnenförmigen Einheiten" besteht, die nebeneinander gebündelt sind.

Die Nahansicht des AQP0-Kanals zeigte, dass sich Calmodulin an eine Einheit bindet und dann an eine andere, als ob sie "ein Paar Zügel ergreift", erklären die Forscher.

Sie fügen hinzu, dass dieser Prozess eine Verdrillung des Kanals verursacht, wodurch einige Aminosäuren in jeder Einheit in den Kern des Kanals driften und den Wasserfluss blockieren.

Mögliche Behandlung von Katarakten?

Katarakte werden als trübe Bereiche der Linse beschrieben. Sie können sich in einem oder beiden Augen entwickeln. Obwohl sie normalerweise nicht schmerzhaft sind, können sie das Sehvermögen einer Person stark beeinträchtigen und sogar zur Erblindung führen. Katarakte sind mit dem Altern verbunden, aber andere Risikofaktoren sind Rauchen, Diabetes und genetische Faktoren.

Die Forscher sagen, dass diese Studie, finanziert durch das National Eye Institute - Teil der National Institutes of Health - zu neuen Ansätzen für die Behandlung von Katarakten führen könnte.

Dr. James Hall von der University of California, sagt, dass, obwohl Katarakte mit einer Operation erfolgreich behandelt werden können, Diese Erkenntnisse "könnten ein Schritt in Richtung Lernen, wie Katarakt zu verhindern oder zu verzögern sein."

Die Forscher bemerken, dass, da diese Forschung enthüllt, wie Calmodulin mit verschiedenen Proteinkanälen interagiert, es auch zu neuen Medikamenten für andere allgemeine Gesundheitsbedingungen führen könnte.

Zum Beispiel, fügen sie hinzu, Calmodulin hilft, die Kontrolle über Ionenkanäle zu erhalten, die Passage, die Ionen in und aus Zellen ermöglicht - essentiell für das Abfeuern von Nervenzellen, rhythmisches Schlagen des Herzens und Muskelkontraktion.

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