Los científicos descubren un paso esencial para recargar la retina sensible a la luz del ojo

Los científicos han descubierto un mecanismo por el cual un área de una proteína cambia de forma para convertir la vitamina A en una forma utilizable por las células fotorreceptoras sensibles a la luz del ojo. Un área previamente no caracterizada de la proteína conocida como RPE65 se vuelve espontáneamente en forma de espiral cuando se encuentra con membranas intracelulares o estructuras delgadas que rodean diferentes partes de una célula.

Este cambio de forma permite que RPE65 ingrese al retículo endoplásmico, una red de estructuras y tubos en forma de saco, donde RPE65 realiza la tarea crucial de la conversión de vitamina A. Los científicos dicen que el descubrimiento proporciona una mejor comprensión de la función de RPE65 e informará sobre posibles tratamientos para los trastornos de la visión relacionados con las mutaciones del gen RPE65. Investigadores del Instituto Nacional del Ojo, parte de los Institutos Nacionales de Salud, realizaron la investigación, que se publicó en Alianza de Ciencias de la Vida.

La visión ocurre cuando la luz golpea los pigmentos fotorreceptores llamados opsinas, lo que desencadena una serie de reacciones químicas que generan señales en el cerebro. El epitelio pigmentario de la retina (RPE), un tejido de soporte junto a los fotorreceptores, recarga las opsinas para restaurar su sensibilidad a la luz. En un proceso conocido como ciclo visual, el RPE65 es esencial para convertir el retinol todo trans derivado de la vitamina A gastado, de nuevo en retinal 11-cis fotosensible. Las mutaciones en el gen RPE65 están asociadas con trastornos graves de ceguera de aparición temprana.

La interacción de RPE65 con el retículo endoplásmico de la célula RPE es esencial para producir retinal 11-cis, pero el mecanismo por el cual RPE65 se une a la membrana del retículo endoplásmico era hasta ahora un misterio.

T. Michael Redmond, Ph.D., y los científicos del Laboratorio de Biología Celular y Molecular de la Retina de NEI, muestran en el nuevo estudio cómo RPE65 accede a la membrana del retículo endoplásmico de las células RPE, donde tiene lugar el proceso de conversión que involucra a RPE65.

«Métodos como la cristalografía, que usamos para visualizar los átomos de una proteína en forma de cristal, no lograron darnos una imagen completa de la estructura de RPE con esta región crucial que falta», dijo Sheetal Uppal, Ph.D., investigador asociado en NEI y el primer autor del estudio. «Tuvimos que pensar en una nueva estrategia para caracterizar este aspecto de la estructura de RPE65, por lo que recurrimos a la bioquímica».

El equipo de NEI descubrió que en solución acuosa, una región específica de RPE65 carece de estructura, pero cuando se encuentra con membranas, forma espontáneamente una hélice alfa anfipática, un tipo especial de forma espiral en las proteínas. Este cambio permite que RPE65 se una a la membrana del retículo endoplásmico de las células RPE, donde se produce 11-cis retinal a partir de todo trans retinol.

Más que eso, cuando un solo aminoácido específico dentro de la región previamente no caracterizada de RPE65 fue modificado por un lípido específico, aceleró enormemente la formación de la hélice alfa, «fijándola» en su lugar y facilitando su inserción en la membrana celular. . Esto era algo nunca antes visto en una proteína, según Uppal.

El modelado informático de las simulaciones dinámicas moleculares apoyó sus resultados. «Nuestros hallazgos resuelven un rompecabezas de larga data en la estructura de RPE65, aclarando su función, al tiempo que amplían nuestro conocimiento de la unión a la membrana de una manera que esperamos informe a los modelos de enfermedades de manera más precisa», concluyeron los investigadores.