Descubren un mecanismo por el que un área de una proteína (RPE65) cambia de forma para convertir la vitamina A en una forma utilizable por las células fotorreceptoras.

Científicos del NEI han descubierto un mecanismo por el que un área de una proteína cambia de forma para convertir la vitamina A en una forma utilizable por las células fotorreceptoras del ojo que detectan la luz.

Un área de la proteína conocida como RPE65, no caracterizada hasta ahora, adquiere espontáneamente una forma de espiral cuando se encuentra con las membranas intracelulares, es decir, con las finas estructuras que rodean las distintas partes de una célula.

Este cambio de forma permite a la proteína RPE65 entrar en el retículo endoplásmico -una red de estructuras y tubos en forma de saco- donde RPE65 realiza la tarea crucial de la conversión de la vitamina A.

Los científicos afirman que este descubrimiento permite comprender mejor la función del RPE65 y servirá de base para posibles tratamientos de enfermedades de la visión relacionadas con mutaciones del gen RPE65. Los investigadores del Instituto Nacional del Ojo, que forma parte de los Institutos Nacionales de la Salud, llevaron a cabo la investigación, publicada en Life Science Alliance.

La visión se produce cuando la luz incide en los pigmentos de los fotorreceptores, llamados opsinas, desencadenando una serie de reacciones químicas que generan señales para el cerebro. El epitelio pigmentario de la retina (EPR), un tejido de soporte junto a los fotorreceptores, recarga las opsinas para restaurar su sensibilidad a la luz. En un proceso conocido como el ciclo visual, el RPE65 es esencial para convertir el derivado de la vitamina A gastado, el retinol todo-trans, de nuevo en retinal 11-cis fotosensible.

Las mutaciones en el gen RPE65 se asocian con trastornos graves de ceguera de aparición temprana.

La interacción de RPE65 con el retículo endoplásmico de la célula del EPR es esencial para la fabricación de retinal 11-cis, pero el mecanismo por el que 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 del NEI, muestran en un nuevo estudio cómo el RPE65 accede a la membrana del retículo endoplásmico de las células del EPR, donde tiene lugar el proceso de conversión en el que interviene el RPE65.

«Métodos como la cristalografía, que utilizamos para visualizar los átomos de una proteína en forma de cristal, no lograron darnos una imagen completa de la estructura del EPR con esta región crucial desaparecida», dijo Sheetal Uppal, doctora, investigadora del NEI y autora principal del estudio. «Tuvimos que pensar en una nueva estrategia para caracterizar este aspecto de la estructura de RPE65, así que recurrimos a la bioquímica».

El equipo del NEI descubrió que, en solución acuosa, una región específica de la 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 a la proteína RPE65 unirse a la membrana del retículo endoplásmico de las células del EPR, donde se produce el retinal 11-cis a partir del retinol all-trans.

Es más, cuando un solo aminoácido específico dentro de la región no caracterizada anteriormente de RPE65 fue modificado por un lípido específico, aceleró en gran medida la formación de la hélice alfa, «bloqueándola» en su lugar, y facilitando su inserción en la membrana celular. Según Uppal, esto es algo nunca visto en una proteína.

Los modelos informáticos de las simulaciones de dinámica molecular respaldaron sus resultados.

«Nuestros hallazgos resuelven un antiguo rompecabezas en la estructura de la proteína RPE65, aclarando su función, al tiempo que amplían nuestro conocimiento de la unión a la membrana de una manera que esperamos que informe a los modelos de enfermedad de manera más precisa».

Este comunicado de prensa describe un hallazgo de la investigación básica. La investigación básica aumenta nuestra comprensión del comportamiento y la biología humanos, lo que es fundamental para avanzar en nuevas y mejores formas de prevenir, diagnosticar y tratar enfermedades.

La ciencia es un proceso imprevisible e incremental: cada avance de la investigación se basa en descubrimientos anteriores, a menudo de forma inesperada. La mayoría de los avances clínicos no serían posibles sin el conocimiento de la investigación básica fundamental. Para saber más sobre la investigación básica, visite https://www.nih.gov/news-events/basic-research-digital-media-kit.

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Descubren un mecanismo por el que un área de una proteína (RPE65) cambia de forma para convertir la vitamina A en una forma utilizable por las células fotorreceptoras

Traducción: Asociación Mácula Retina

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