Investigadores descubren un interruptor de luz molecular en células fotorreceptoras

Investigadores descubren un interruptor de luz molecular en células fotorreceptoras.

Investigadores de la Universidad de Osaka identifican una enzima que ayuda a controlar la visión en espacios claros y oscuros, con implicaciones significativas para la prevención de las lesiones oculares causadas por la luz.

La ubiquitina ligasa Culina 3-Klhl18 modula la translocación de transductores de los bastones durante la adaptación luz-oscuridad.

La forma en que nuestros ojos detectan y responden a los cambios de la intensidad de la luz está determinada por células especializadas en el ojo llamadas fotorreceptores. Además de convertir la luz en señales eléctricas, lo que nos permite ver con eficacia, los fotorreceptores en forma de bastón se adaptan a los cambios en la intensidad de la luz para proteger el ojo de las lesiones causadas por la exposición excesiva a la luz. Sin embargo, en afecciones como la retinosis pigmentaria, estas células no funcionan adecuadamente, lo que lleva a una pérdida progresiva de la visión. Ahora, investigadores de la Universidad de Osaka en Japón han identificado la proteína responsable del «cambio» entre la adaptación a la luz y a la oscuridad.

En el estudio publicado en The EMBO Journal, los investigadores describen cómo la actividad enzimática de la nueva proteína identificada, ubiquitina ligasa Culina 3-Klhl18, ayuda a controlar la respuesta de los fotorreceptores de tipo bastón a los cambios en la intensidad de la luz.

Las células fotorreceptoras llamados bastones contienen una proteína llamada transducina, que forma parte de la cascada de fototransducción. «Bajo condiciones adaptadas a la oscuridad, la transducina se concentra cerca de la parte externa de las células», explica el autor principal del estudio Taro Chaya. «Cuando se detecta la luz, las proteínas de la transducina bajan a la sección interna de las células fotorreceptoras llamadas bastones, modulando la fotosensibilidad. Sin embargo, antes nadie ha determinado cómo se regula este proceso».

Para identificar los genes involucrados en la regulación de la fotosensibilidad, los investigadores compararon la expresión génica en ratones sanos y en aquellos con células fotorreceptoras defectuosas. Un gen, Klhl18, se destacó porque se expresaba predominantemente en la retina, específicamente en la capa externa donde se localizan las células fotorreceptoras. Más importante aún, la función in vivo del producto genético, la ubiquitina ligasa Culina 3-Klhl18, no había sido clara.

Para confirmar la importancia de Klhl18, los investigadores generaron una línea de ratón deficiente en Klhl18 y examinaron cómo respondían los ratones a los cambios en la intensidad de la luz. Ciertamente, los ratones a los que les faltaba la ubiquitina ligasa Culina 3-Klhl18 mostraron una menor capacidad de respuesta a la luz, y la transducina permaneció en la sección interna de las células fotorreceptoras llamadas bastones. Sin embargo, es importante destacar que los ratones sin Klhl18 eran menos susceptibles al daño de los fotorreceptores inducido por la luz en comparación con sus homólogos normales.

«Entonces quisimos saber cómo la ubiquitina ligasa Culina 3-Klhl18 interactúa con la transducina en las células», dice el autor principal Takahisa Furukawa. «La transducina es movida alrededor de la célula por una proteína llamada Unc119. Cuando estudiamos el sistema más de cerca, encontramos que en la oscuridad, la Unc119 es etiquetada con algo llamado ubiquitina y luego degradado por la Cul3-Klhl18 ligasa, permitiendo la translocación del transductor a la parte externa de las células fotorreceptoras. Al exponerse a la luz, la Unc119 es fosforilada, evitando la degradación y la migración de la transducina». Estos resultados sugieren que las terapias dirigidas a inhibir la ubiquitina ligasa Culina 3-Klhl18 pueden ayudar a tratar enfermedades degenerativas de la retina como la degeneración macular relacionada con la edad y la retinosis pigmentaria.

Imagen: En condiciones de poca luz, la adaptación a la oscuridad se consigue aumentando la fotosensibilidad. En condiciones de luminosidad, la adaptación a la luz se consigue disminuyendo la fotosensibilidad.
Copyright: Universidad de Osaka

Traducción: Asociación Mácula Retina.