Oogkleurgenen zijn essentieel voor de gezondheid van het netvlies

samenvatting: De Kynurenine-route is niet alleen belangrijk voor de vorming van oogpigment, het speelt ook een rol bij het gezond houden van het netvlies.

bron: Max Planck Instituut

Metabolische routes bestaan ​​uit een reeks biochemische reacties in cellen die een startcomponent omzetten in andere producten.

Er is steeds meer bewijs dat metabole routes in combinatie met externe stressoren de gezondheid van cellen en weefsels beïnvloeden. Veel ziekten bij de mens, waaronder aandoeningen van het netvlies of neurodegeneratieve ziekten, worden in verband gebracht met afwijkingen in metabole routes.

Elisabeth Nost leidde een team van onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Moleculaire Celbiologie en Genetica (MPI-CBG) in Dresden, Duitsland, die een essentiële rol beschreven voor één metabole route bij het handhaven van de gezondheid van het netvlies onder stressomstandigheden.

Ze bestudeerden de klassieke vermiljoen-, kardinaal-, witte- en cochenille-genen van de fruitvlieg, die oorspronkelijk tientallen jaren geleden werden gekarakteriseerd en vernoemd naar hun rol in oogpigmentatie, in het bijzonder de vorming van het bruine pigment van het vliegoog.

Deze genen coderen voor componenten van de kynurenine-route, waarvan de activiteit het aminozuur tryptofaan in verschillende stappen omzet in andere producten. In deze studie benadrukken de auteurs de functie van deze metabole route in de gezondheid van het netvlies, onafhankelijk van zijn rol in pigmentvorming.

De Kynurenine-route is een evolutionair geconserveerde metabole route die een verscheidenheid aan biologische processen reguleert. De verstoring ervan kan leiden tot de opeenhoping van toxische of beschermende biomoleculen of metabolieten, die respectievelijk de gezondheid van de hersenen, inclusief het netvlies, kunnen verslechteren of verbeteren.

De kennis van deze belangrijke metabole route werd onlangs uitgebreid door het onderzoeksteam, geleid door Knust, Emerita Director bij MPI-CBG, in hun publicatie in het tijdschrift PLOS Genetica.

Zich bewust van het opmerkelijke behoud van deze metabolische route en de genen die deze reguleren, gebruikten ze vliegen als een modelsysteem om de rol van individuele metabolieten in de gezondheid van het netvlies te ontrafelen.

De onderzoekers bestudeerden vier genen – vermiljoen, kardinaal, wit en cochenille – genoemd naar abnormale oogkleuren nadat ze verloren waren gegaan in vliegen.

“Omdat de kynurenine-route behouden blijft van vliegen naar mensen, vroegen we of deze genen de gezondheid van het netvlies reguleren, onafhankelijk van hun rol in pigmentvorming”, zegt Sarita Hebar, een van de hoofdauteurs van de studie.

Om daar achter te komen, gebruikten de wetenschappers een combinatie van genetica, veranderingen in het voedingspatroon en biochemische analyse van metabolieten om de verschillende mutaties van de fruitvlieg, Drosophila melanogaster, te bestuderen.

Sophia Trekov, co-auteur, ontwikkelde een methode voor de biochemische analyse van metabolieten van de kynurenineroute. Hierdoor konden de onderzoekers verschillende metabolietniveaus relateren aan de gezondheidsstatus van het netvlies.

Ze ontdekten dat één metaboliet, 3-hydroxykynurenine (3OH-K), het netvlies beschadigt. Wat nog belangrijker is, ze konden aantonen dat de mate van afbraak wordt beïnvloed door de balans tussen toxische 3OH-K en beschermende metabolieten, zoals Kynurenic Acid (KYNA), en niet alleen door hun absolute hoeveelheden.

Sarita voegt eraan toe: “We voerden ook twee van deze metabolieten aan normale (niet-gemuteerde) vliegen en ontdekten dat 3OH-K door stress veroorzaakte schade aan het netvlies versterkte, terwijl KYNA het netvlies beschermde tegen door stress veroorzaakte schade.” Dit betekent dat de gezondheid van het netvlies onder bepaalde omstandigheden kan worden verbeterd door de verhouding van metabolieten in de Kynurenine-route te veranderen.

Bovendien konden de onderzoekers, door zich te richten op deze vier genen en dus vier verschillende stappen binnen het pad, aantonen dat niet alleen de accumulatie van 3OH-K als zodanig, maar ook de locatie ervan in de cel en dus de beschikbaarheid ervan in andere interacties, is belangrijk voor de gezondheid van het netvlies.

“Dit werk toont aan dat de Kynurenine-route niet alleen belangrijk is voor de vorming van pigment, maar ook dat het niveau van individuele metabolieten een belangrijke rol speelt bij het in stand houden van de gezondheid van het netvlies”, zegt Knust.

“In de toekomst moet rekening worden gehouden met de verhouding van verschillende metabolieten en de specifieke plaatsen van hun accumulatie en activiteit bij therapeutische strategieën voor ziekten met een gestoorde functie van de Kynurenine-route, die worden waargenomen bij verschillende neurodegeneratieve aandoeningen.”

Over dit nieuws over genetica en optische neurowetenschappen

auteur: perskantoor
bron: Max Planck Instituut
communicatie: Persdienst – Max Planck Instituut
afbeelding: De afbeelding bevindt zich in het publieke domein

Oorspronkelijke zoekopdracht: vrije toegang.
“Modulatie van de Kynurenine-route of sekwestratie van toxisch 3-hydroxykynurenine beschermt het netvlies tegen door licht veroorzaakte schade in Drosophila.Door Elisabeth Knost et al. PLOS Genetica

een samenvatting

Modulatie van de Kynurenine-route of sekwestratie van toxisch 3-hydroxykynurenine beschermt het netvlies tegen door licht veroorzaakte schade in Drosophila.

Weefselgezondheid wordt gereguleerd door een groot aantal externe of interne factoren.

Hier onderzochten we de rol van de geconserveerde Kynurenine (KP) -route bij het handhaven van retinale homeostase in de context van milde stress bij Drosophila melanogaster. cinnaberEn Eenvoudig En karmijn zijn vlieggenen die coderen voor verschillende stappen in KP. samen met witDeze genen zijn bekende regulatoren van de biosynthese van het bruine pigment (omochroom).

Gebruik wit Als gevoelige genetische achtergrond laten we zien dat mutaties in cinnaberEn Eenvoudig En karmijn Differentieel moduleren van door licht veroorzaakte schade aan het netvlies.

Massaspectrometrische metingen van KP-metabolieten in vliegen met verschillende genotypen ondersteunen het idee dat verhoogde niveaus van 3-hydroxykynurenine (3OH-K) en xanthureenzuur (XA) schade aan het netvlies bevorderen, terwijl Kynurenic Acid (KYNA) en Kynurenine (K) neuroprotectief zijn. -beschermd.

Deze conclusie wordt bevestigd door aan te tonen dat 3OH-K-voeding resulteert in verbeterde schade aan het netvlies, terwijl KYNA-voeding het netvlies beschermt bij gevoelige genetische achtergronden. Interessant is dat de schadelijke effecten van vrij 3OH-K worden verminderd door subcellulaire deling.

Isolatie van 3-OH-K maakt het mogelijk de toxiciteit ervan te onderdrukken door omzetting in een bruin pigment of conjugatie met eiwitten. Dit werk stelde ons in staat om de rol van KP-genen bij de vorming van omochroom te scheiden van hun rol bij de homeostase van het netvlies.

Bovendien werpt het nieuwe hypothesen op over het belang van de balans en verdeling van KP-metabolieten bij ziekteverlichting.