Información esclarecedora sobre la visión humana y de los insectos

Resumen: Los investigadores han revelado importantes descubrimientos sobre la producción de 11-cis-retinal, una molécula crucial para la visión tanto en humanos como en insectos. Al estudiar la proteína NinaB en insectos y compararla con la proteína humana RPE65, ambas esenciales para la síntesis de 11-cis-retinal, el equipo descubrió diferencias clave en sus mecanismos operativos a pesar de las similitudes estructurales.

Esta investigación no sólo desafía las nociones previas sobre los paralelismos entre la visión humana y la de los insectos, sino que también proporciona información crucial sobre las enfermedades de la retina, en particular la amaurosis congénita de Leber. A través de la cristalografía de rayos X, el estudio arroja luz sobre los procesos únicos que subyacen a la producción de retina 11-cis, ofreciendo vías potenciales para abordar las mutaciones genéticas que perjudican la visión.

Aspectos principales:

1. Similitudes estructurales con diferencias funcionales.: A pesar de la similitud estructural entre NinaB en insectos y RPE65 en humanos, sus procesos para la producción de 11-cis-retina difieren significativamente.
2. Información sobre las enfermedades de la retina: El estudio mejora la comprensión de la base genética de las enfermedades de la retina como la amaurosis congénita de Leber al revelar cómo las mutaciones en el gen RPE65 alteran la visión.
3. Avances en la investigación de la visión.: Al cerrar la estructura y función de NinaB, los investigadores obtuvieron conocimientos sobre RPE65, abriendo nuevas vías para el tratamiento de trastornos de la visión causados ​​por mutaciones genéticas.

Fuente: Universidad de California en Irvine

Investigadores de la Universidad de California, Irvine, han descubierto profundas similitudes y sorprendentes diferencias entre humanos e insectos en la producción de la crucial molécula retiniana que absorbe la luz, 11-Está ahí-retinal, también conocido como “cromóforo visual”.

Los hallazgos profundizan nuestra comprensión de cómo las mutaciones en la enzima RPE65 causan enfermedades de la retina, en particular la amaurosis congénita de Leber, una enfermedad devastadora que conduce a la ceguera infantil.

Para el estudio, publicado recientemente en línea en la revista Biología química de la naturaleza., el equipo utilizó cristalografía de rayos X para estudiar NinaB, una proteína que se encuentra en los insectos y que funciona de manera similar a la proteína RPE65 que se encuentra en los humanos. Ambos son cruciales para la síntesis de 11-Está ahí-retinal, y su ausencia provoca un grave déficit visual.

«Nuestro estudio desafía las suposiciones tradicionales sobre las similitudes y diferencias entre la visión humana y la de los insectos», dijo el autor correspondiente Philip Kiser, profesor asociado de fisiología, biofísica y oftalmología de la UCI.

“Si bien estas enzimas comparten un origen evolutivo común y una arquitectura tridimensional, descubrimos que el proceso por el cual producen 11-Está ahí-La retina es distinta.»

Creación de 11-Está ahí-La retina comienza con el consumo de alimentos como la zanahoria o la calabaza que contienen compuestos utilizados para la generación de vitamina A, como el betacaroteno. Estos nutrientes son metabolizados por enzimas que dividen los carotenoides, incluidas NinaB y RPE65.

Anteriormente se sabía que los humanos necesitan dos de estas enzimas para producir 11-Está ahí-retinal a partir de betacaroteno, mientras que los insectos sólo pueden lograr la conversión con NinaB. Una motivación clave para el estudio fue obtener información sobre cómo NinaB puede combinar los dos pasos en una sola reacción junto con las relaciones funcionales entre NinaB y RPE65.

«Descubrimos que estructuralmente estas enzimas son muy similares, pero los lugares donde llevan a cabo su actividad son diferentes», dijo la autora principal Yasmeen Solano, estudiante de posgrado en el laboratorio de Kiser en el Centro de Investigación de la Visión Traslacional de la UCI.

“La comprensión de las características clave de la estructura de NinaB ha llevado a una mejor comprensión del mecanismo catalítico necesario para respaldar la función de los pigmentos visuales de la retina.

“A través de nuestro estudio de NinaB, pudimos conocer la estructura de una parte clave de RPE65 que no se había resuelto previamente. Este descubrimiento es vital para comprender y abordar las mutaciones de pérdida de función en el gen RPE65″.

Otros miembros del equipo incluyeron a Michael Everett, un especialista junior en el laboratorio de Kiser, y Kelly Dang y Jude Abueg, estudiantes universitarios de ciencias biológicas en ese momento.

Financiación: Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias con la subvención CHE-2107713, el Departamento de Asuntos de Veteranos con la subvención BX004939 y los Institutos Nacionales de Salud con la subvención EY034519-01S1.

Sobre esta noticia sobre la investigación en neurociencia visual

Autor: Patricia Harriman
Fuente: Universidad de California en Irvine
Contacto: Patricia Harriman – UC Irvine
Imagen: Crédito de la imagen a Neuroscience News.

Investigacion original: Acceso libre.
“Las enzimas de escisión de carotenoides han evolucionado de manera convergente para generar el cromóforo visual.» por Philip Kiser et al. Biología química de la naturaleza.

Abstracto

Las enzimas de escisión de carotenoides han evolucionado de manera convergente para generar el cromóforo visual.

La respuesta a la luz de la retina en animales se origina a partir de la fotoisomerización de una opsina acoplada a 11.Está ahí-cromóforo de retinaldehído. Este cromóforo visual se produce enzimáticamente mediante la acción de dioxigenasas que escinden carotenoides.

Los vertebrados requieren dos dioxigenasas que escinden carotenoides, la β-caroteno oxigenasa 1 y el epitelio pigmentario de la retina 65 (RPE65), para formar 11-Está ahí-retinaldehído a partir de sustratos de carotenoides, mientras que los invertebrados como los insectos utilizan una única enzima conocida como ni de inactivación ni de pospotencial B (NinaB). Par RPE65 y NinaB trans-cis isomerización con hidrólisis y oxigenación, respectivamente, pero la relación mecanística de sus actividades isomerasa sigue siendo desconocida.

Aquí informamos la estructura de NinaB, revelando detalles de la arquitectura de su sitio activo y el modo de unión a la membrana. Los estudios de mutagénesis guiados por la estructura identifican un grupo de residuos en lo profundo de la hendidura de unión al sustrato de NinaB que controla su actividad de isomerización.

Nuestros datos demuestran que la actividad de isomerización está mediada por distintas regiones de sitios activos en NinaB y RPE65, una convergencia evolutiva que profundiza nuestra comprensión de la diversidad del sistema visual.