我們的眼睛如何檢測和響應(yīng)光強(qiáng)度的變化取決于眼睛中稱為光感受器的特殊細(xì)胞。除了將光轉(zhuǎn)換為電信號(有效地使我們看到)之外，桿狀感光體還可以適應(yīng)光強(qiáng)度的變化，從而保護(hù)眼睛免受過度曝光所造成的傷害。但是，在諸如色素性視網(wǎng)膜炎的情況下，這些細(xì)胞無法正常工作，從而導(dǎo)致進(jìn)行性視力喪失。現(xiàn)在，日本大阪大學(xué)的研究人員已經(jīng)確定了這種蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)光和暗適應(yīng)之間的“轉(zhuǎn)換”。

在本月發(fā)表在《 EMBO雜志》上的研究中，研究人員描述了新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)Cul3-Khlh18泛素連接酶的酶促活性如何幫助控制桿狀光感受器對光強(qiáng)度變化的反應(yīng)。

桿狀感光 細(xì)胞含有一種稱為轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白的蛋白質(zhì)，它是光轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)的一部分。該研究的主要作者塔羅·查亞(Taro Chaya)解釋說：“在黑暗適應(yīng)條件下，轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白集中在細(xì)胞的外部附近。” “當(dāng)檢測到光時(shí)，轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白向下移動到桿狀感光細(xì)胞的內(nèi)部，調(diào)節(jié)光敏性。但是，以前沒有人確定如何調(diào)節(jié)這一過程。”

為了鑒定參與調(diào)節(jié)光敏性的基因，研究人員比較了健康小鼠和感光細(xì)胞缺陷小鼠的基因表達(dá)。一個(gè)基因Klhl18脫穎而出是因?yàn)樗饕谝暰W(wǎng)膜中表達(dá)，特別是在感光細(xì)胞所在的外層表達(dá)。更重要的是，基因產(chǎn)物Cul3-Khl18泛素連接酶的體內(nèi)功能尚不清楚。

為了證實(shí)Klhl18的重要性，研究人員生成了Klhl18缺陷型小鼠品系，并研究了小鼠對光強(qiáng)度變化的反應(yīng)。果然，缺少Cul3-Klhl18泛素連接酶的小鼠表現(xiàn)出對光的反應(yīng)性降低，轉(zhuǎn)導(dǎo)素仍保留在桿狀感光細(xì)胞的內(nèi)部。但重要的是，與正常小鼠相比，Khlh18缺陷型小鼠對光誘導(dǎo)的感光細(xì)胞損傷的敏感性較低。

高級作者古川隆久說：“然后我們想知道Cul3-Khlhl18泛素連接酶如何與細(xì)胞中的轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白相互作用。” “轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白通過一種稱為Unc119的蛋白質(zhì)在細(xì)胞周圍移動。當(dāng)我們仔細(xì)研究該系統(tǒng)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)在黑暗中，Unc119被稱為泛素的物質(zhì)標(biāo)記，然后被Cul3-Klhl18連接酶降解，從而使轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白易位。在光線照射下，Unc119會被磷酸化，從而防止降解和轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白遷移。” 這些結(jié)果表明，旨在抑制Cul3-Khlh18泛素連接酶的療法可能有助于治療變性性視網(wǎng)膜疾病，例如與年齡有關(guān)的黃斑變性和色素性視網(wǎng)膜炎。

文章“ Cul3-Khl18泛素連接酶在明暗適應(yīng)過程中調(diào)節(jié)桿轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白易位”，發(fā)表在《 EMBO雜志》上。