Widok z boku ludzkiego oka, oglądany pod kątem około 90° czasowym. Zdjęcie autorstwa Paula Savage’a. CC BY 2.0

Nowe badanie wykazało, że geny kontrolujące kolor oczu mają związek ze zdrowiem siatkówki. Odnosi się to początkowo do badań na muszkach owocowych, chociaż uważa się, że badania te można ekstrapolować na ludzi. Tutaj zespół badawczy wykazał, jak cztery geny Drosophila, o których wiadomo, że kontrolują kolor oczu, są niezbędne dla zdrowia tkanki siatkówki.

Naukowcy z Instytutu Biologii Komórki Molekularnej i Genetyki im. Maxa Plancka odkryli, że szlaki metaboliczne składają się z szeregu reakcji biochemicznych w komórkach, które przekształcają składnik wyjściowy w inne produkty. Na tej podstawie dostarczyli badania, które uzupełniają coraz więcej dowodów na to, że szlaki metaboliczne w połączeniu z zewnętrznymi czynnikami stresowymi wpływają na zdrowie komórek i tkanek.

Z tego wynika, że ​​wszelkie choroby człowieka, w tym choroby siatkówki lub choroby neurodegeneracyjne, są związane z brakiem równowagi w szlakach metabolicznych. Dlatego istnieje coraz więcej dowodów na to, że szlaki metaboliczne w połączeniu z zewnętrznymi czynnikami stresowymi wpływają na zdrowie komórek i tkanek.

Implikacje tego badania są takie, że wiele ludzkich chorób, w tym choroby siatkówki lub choroby neurodegeneracyjne, wydaje się być związanych z brakiem równowagi w szlakach metabolicznych. Skupienie się na tych ścieżkach może zapewnić nowy wachlarz metod leczenia.

W ramach badań zespół badawczy zbadał klasyczne geny Drosophila cynobrowy, kardynał, biały i szkarłatny (nazwane ze względu na ich rolę w pigmentacji koloru oczu, w szczególności w tworzeniu brązowego pigmentu oka muchy). Znaczenie tych genów polega na tym, że kodują one składniki szlaku kynureniny, którego aktywność przekształca aminokwas tryptofan na różnych etapach w inne produkty.

W nowym badaniu naukowcy podkreślili funkcję tego szlaku metabolicznego w zdrowiu siatkówki, niezależnie od jego roli w tworzeniu pigmentu.

Szlak Kynureniny jest konserwowanym ewolucyjnie szlakiem metabolicznym, który reguluje różnorodne procesy biologiczne. Jego zakłócenie może skutkować nagromadzeniem toksycznych lub ochronnych biomolekuł lub metabolitów, które mogą odpowiednio pogorszyć lub poprawić stan zdrowia mózgu, w tym siatkówki.

Ponadto naukowcy ustalili, w jaki sposób wiedza na temat tego ważnego szlaku metabolicznego i genów, które go regulują, może pomóc w odkryciu roli poszczególnych metabolitów w zdrowiu siatkówki.

Wykorzystując kombinację genetyki, zmian w diecie i biochemicznej analizy metabolitów, naukowcy z powodzeniem wyszczególnili różne mutacje muszki owocówki, muszka owocowa.

Umożliwiło to naukowcom powiązanie różnych poziomów metabolitów ze stanem zdrowia siatkówki. Odkryli, że jeden metabolit, 3-hydroksykynurenina (3OH-K), uszkadza siatkówkę. Co ważniejsze, mogą wykazać, że na stopień degeneracji wpływa równowaga między toksycznym 3OH-K a ochronnymi metabolitami, takimi jak kwas kinurenowy (KYNA), a nie tylko ich bezwzględne ilości.

Badając te cztery geny, a zatem cztery odrębne etapy szlaku, naukowcy byli w stanie wykazać, że nie tylko gromadzenie 3OH-K jako takiego, ale także jego lokalizacja w komórce, a tym samym jego dostępność w dalszych reakcjach, jest ważna dla zdrowie siatkówki.

Badania pojawiają się w czasopiśmie Genetyka PLOSzatytułowany „Modulowanie szlaku Kynureniny lub sekwestracja toksycznej 3-hydroksykynureniny chroni siatkówkę przed uszkodzeniami wywołanymi światłem w Drosophila”.