Forskare har fått en tydligare förståelse för hur proteiner sorteras i ögats lins, tack vare en ny studie som belyser de molekylära mekanismer som är involverade i denna avgörande process. Fynden kan ha konsekvenser för att förstå och behandla grå starr, en ledande orsak till synförlust över hela världen.
Ögonlinsen är en transparent, flexibel struktur placerad bakom iris och pupill. Det spelar en viktig roll för att fokusera ljuset på näthinnan, vilket gör att vi kan se klart på olika avstånd. Linsen består av specialiserade celler som kallas linsfiberceller, som innehåller en hög koncentration av proteiner som kallas kristalliner.
Kristalliner är ansvariga för linsens transparens och brytningsegenskaper. De syntetiseras i linsepitelcellerna och transporteras sedan till linsfibercellerna, där de arrangeras på ett välorganiserat sätt för att säkerställa optimal ljustransmission.
Defekter i sorteringen och arrangemanget av kristaller kan leda till bildandet av grå starr, kännetecknad av en grumling av linsen som hindrar synen. Att förstå hur kristalliner sorteras i linsen är därför viktigt för att utveckla effektiva behandlingar för grå starr.
I den nya studien, publicerad i tidskriften Nature Communications, använde forskare från University of California, San Francisco (UCSF) en kombination av avancerade avbildningstekniker och biokemiska analyser för att undersöka de molekylära mekanismerna bakom kristallin sortering.
De fokuserade på ett specifikt protein som heter CP49, som är involverat i transporten av kristalliner från linsepitelcellerna till linsfibercellerna. Med hjälp av superupplösningsmikroskopi visualiserade forskarna lokaliseringen och dynamiken hos CP49 i realtid.
Resultaten visade att CP49 bildar dynamiska komplex med kristalliner och andra proteiner involverade i intracellulär transport. Dessa komplex rör sig längs mikrotubuli, cellulära strukturer som fungerar som motorvägar för intracellulär transport, mot linsfibercellerna.
Ytterligare analys visade att interaktionen mellan CP49 och kristalliner regleras av en specifik post-translationell modifiering som kallas fosforylering. Fosforylering är tillsatsen av en fosfatgrupp till ett protein, vilket kan förändra dess struktur och funktion.
Forskarna fann att fosforylering av CP49 av ett specifikt enzym, proteinkinas A (PKA), förbättrar interaktionen mellan CP49 och kristalliner, vilket främjar deras effektiva transport till linsfibercellerna.
"Vår studie ger nya insikter om de molekylära mekanismer som styr sorteringen av kristalliner i ögonlinsen", säger Dr Michael Bonaguidi, senior författare till studien. "Att förstå dessa mekanismer kan leda till utvecklingen av nya terapeutiska strategier för grå starr och andra linsrelaterade störningar."
Resultaten tyder på att inriktning på CP49-kristallin interaktion eller fosforylering av CP49 kan vara potentiella vägar för behandling av grå starr. Ytterligare forskning behövs för att utforska dessa möjligheter och översätta resultaten till kliniska tillämpningar.
