«Никто не знал, что на самом деле делает нейропсин», — говорит Кинг-Вай Яу, доктор философии, профессор нейробиологии в Медицинской школе Джонса Хопкинса. «Мы только знали, что он существует в геноме млекопитающих и может помочь установить время размножения для некоторых птиц. Теперь мы думаем, что знаем, что он делает у млекопитающих».
Новое исследование, описанное в онлайн-отчете от 21 сентября в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, открывает более сложный взгляд на сетчатку, по словам Чжэн Цзян, доктора философии, постдокторанта и одного из ученых. авторы статьи.Нейропсин — один из семи родственных белков-опсинов у млекопитающих. Четыре позволяют стержневым и колбочковым клеткам сетчатки поглощать свет с разной длиной волны и передавать эту информацию в мозг, чтобы глаз мог видеть изображения.
Другой опсин, меланопсин, также поглощает свет, но использует его для управления такими процессами, как сужение зрачка и циркадные ритмы. Он находится в нервных клетках, которые соединяют сетчатку с главными часами организма, супрахиазматическими ядрами мозга.
Сами по себе эти главные часы имеют тенденцию работать медленнее, чем 24 часа у людей, и быстрее, чем 24 часа у мышей, поэтому их необходимо постоянно сбрасывать на светлую / темную среду по сигналам от сетчатки.Яу объясняет, что почти каждая ткань в организме также имеет локальные молекулярные «часы» для регулирования паттернов активности, но большинство из них не могут быть перезагружены самостоятельно. Вместо этого все эти молекулярные часы, кроме одного, синхронизируются главными часами в головном мозге — исключением является сетчатка, которая поддерживает свои собственные ритмы, посылая главным часам сигналы, необходимые для установки темпа активности светлого и темного цветов. остальная часть тела.В предыдущей работе соавтор Яу, Рассел ван Гелдер, доктор медицины, доктор философии, профессор офтальмологии Вашингтонского университета, изучал циркадные ритмы генетически измененных мышей, у которых отсутствовали палочко-колбочковые клетки и меланопсин.
Как и ожидалось, циркадные ритмы этих мышей продолжали меняться, но больше не могли адаптироваться к изменениям освещенности. Однако удивительно, что паттерны активности сетчатки по-прежнему реагировали на изменения света, что позволяет предположить, что в игре участвовал еще один пигмент.«Сетчатка — единственная ткань, которая, как известно, игнорирует главные часы, но она действительно действует по расписанию, поэтому мы хотели знать, как это сделать», — говорит Венди Юэ, аспирантка лаборатории Яу, которая работала над проектом.
Подозревая, что один из двух белков опсина имеет неизвестные функции, команды создали еще два типа мышей, у каждой из которых отсутствует один из генов опсина. Сетчатка мышей без опсина 3 оставалась светочувствительной, но их активность была менее устойчивой. Однако даже с неповрежденными палочками, колбочками и меланопсином сетчатка мышей без нейропсина потеряла способность адаптироваться к новым образцам света и темноты.
Повторяя свои эксперименты с разными длинами волн света, команда обнаружила, что нейропсин реагирует на УФ-А и фиолетовый свет. "Это означает, что сетчатка использует отдельные световые сигналы для установки своих часов и основных часов тела, последние из которых устанавливаются на основе синего / зеленого света, поглощаемого меланопсином, а также синего через красный свет, поглощаемого стержнями. и шишки », — говорит Яу.Затем команда использовала специальный «ген-локатор», называемый репортерным геном, чтобы выяснить, где нейропсин выполняет свою работу. Они обнаружили, что, как и меланопсин, он находится в нервных клетках, которые соединяют сетчатку с мозгом, хотя остается неясным, где именно эти клетки находятся внутри мозга.
По словам исследователей, загадочным образом они также обнаружили его в роговице, которая, как считалось, не содержала никаких пигментов, поскольку ее задача — пропускать свет к остальной части глаза.«Еще много работы», — говорит Сяочжи Жэнь, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Яу. «Например, мы не знаем, какие сигналы — химические или электрические — нейропсин использует для установки часов сетчатки». Яу говорит, что они также хотят исследовать, какую роль играет опсин 3.