加州大学欧文分校的研究人员发现,人类和昆虫在视网膜关键光吸收分子 11-顺式视网膜(也称为“视觉发色团”)的产生方面存在深刻的相似性和惊人的差异。这些发现加深了人们对 RPE65 酶突变如何导致视网膜疾病的理解,尤其是莱伯先天性黑蒙,一种毁灭性的儿童致盲疾病。
为了研究,最近在最近发表在《自然化学生物学》杂志上的,研究小组使用 X 射线晶体学来研究 NinaB,这是一种在昆虫中发现的蛋白质,其功能与在人类中发现的 RPE65 蛋白质类似。两者对于 11-顺式视黄醛的合成都至关重要,它们的缺失会导致严重的视力障碍。
“我们的研究挑战了关于人类和昆虫视觉相似性和差异的传统假设,”通讯作者、UCI 生理学和生物物理学以及眼科副教授 Philip Kiser 说。“虽然这些酶具有共同的进化起源和三维结构,但我们发现它们产生 11-顺式视黄醛的过程是不同的。”
11-顺式视黄醛的产生始于食用胡萝卜或南瓜等含有用于生成维生素 A 的化合物(例如 β-胡萝卜素)的食物。这些营养物质由类胡萝卜素裂解酶(包括 NinaB 和 RPE65)代谢。
此前已知人类需要其中两种酶才能从 β-胡萝卜素产生 11-顺式视黄醛,而昆虫只需 NinaB 即可实现这一转化。深入了解 NinaB 如何将两个步骤耦合成一个反应,以及 NinaB 和 RPE65 之间的功能关系是这项研究的关键动机。
“我们发现,这些酶在结构上非常相似,但它们发挥作用的位置不同,”主要作者、UCI 转化视觉研究中心 Kiser 实验室的研究生 Yasmeen Solano 说。