موسسه زیست شناسی و ژنتیک سلولی مولکولی ماکس پلانک (MPI-CBG)
هبار، س. و همکاران (2023) تعدیل مسیر کینورنین یا جداسازی 3-هیدروکسی کینورنین سمی از شبکیه در برابر آسیب ناشی از نور در مگس سرکه محافظت می کند. ژنتیک PLOS. doi.org/10.1371/journal.pgen.1010644.
مسیرهای متابولیک شامل یک سری واکنش های بیوشیمیایی در سلول ها است که یک جزء شروع را به محصولات دیگر تبدیل می کند. شواهد رو به رشدی وجود دارد که مسیرهای متابولیک همراه با عوامل استرس خارجی بر سلامت سلول ها و بافت ها تأثیر می گذارد. بسیاری از بیماری‌های انسانی، از جمله بیماری‌های شبکیه یا نورودژنراتیو، با عدم تعادل در مسیرهای متابولیک مرتبط هستند. الیزابت کنست رهبری تیمی از محققان موسسه زیست شناسی سلولی مولکولی و ژنتیک ماکس پلانک (MPI-CBG) در درسدن، آلمان را بر عهده دارد که نقش اساسی یکی از این مسیرهای متابولیک را در حفظ سلامت شبکیه تحت شرایط استرس توصیف می کنند. آنها کلاسیک را مطالعه کردند مگس سرکه ژن ها سینابار، کاردینال، سفید، و قرمز مایل به قرمز، که در اصل دهه ها پیش مشخص شده بود و به دلیل نقش آنها در رنگدانه رنگ چشم، به ویژه تشکیل رنگدانه قهوه ای چشم مگس نامگذاری شده است. این ژن ها اجزای مسیر کینورنین را رمزگذاری می کنند که فعالیت آن اسید آمینه تریپتوفان را طی مراحل مختلف به محصولات دیگر تبدیل می کند. در این مطالعه، نویسندگان عملکرد این مسیر متابولیک را در سلامت شبکیه، مستقل از نقش آن در تشکیل رنگدانه برجسته کرده‌اند.
علاوه بر این، با هدف قرار دادن این چهار ژن و بنابراین چهار مرحله متمایز در مسیر، محققان توانستند نشان دهند که نه تنها تجمع 3OH-K به‌عنوان چنین است، بلکه مکان آن در سلول و در نتیجه در دسترس بودن آن در واکنش‌های بعدی نیز وجود دارد. برای سلامت شبکیه مهم است.
برای یافتن این موضوع، دانشمندان از ترکیبی از ژنتیک، تغییرات رژیم غذایی و تجزیه و تحلیل بیوشیمیایی متابولیت ها برای مطالعه جهش های مختلف مگس میوه استفاده کردند. مگس سرکه ملانوگاستر. Sofia Traikov، یکی از نویسندگان، روشی را برای تجزیه و تحلیل بیوشیمیایی متابولیت های مسیر Kynurenine ایجاد کرد. این به محققان اجازه داد تا سطوح مختلف متابولیت را با وضعیت سلامت شبکیه مرتبط کنند. آنها دریافتند که یک متابولیت، 3-هیدروکسی کینورنین (3OH-K)، به شبکیه آسیب می رساند. مهمتر از آن، آنها می توانند نشان دهند که درجه انحطاط تحت تأثیر تعادل بین 3OH-K سمی و متابولیت های محافظ، مانند اسید کینورنیک (KYNA) قرار می گیرد و نه فقط مقادیر مطلق آنها. ساریتا ادامه می‌دهد: ما همچنین دو مورد از این متابولیت‌ها را به مگس‌های عادی (غیر جهش‌یافته) تغذیه کردیم و دریافتیم که 3OH-K آسیب شبکیه ناشی از استرس را افزایش می‌دهد، در حالی که KYNA شبکیه را از آسیب‌های ناشی از استرس محافظت می‌کند. این بدان معنی است که سلامت شبکیه در شرایط خاص را می توان با تغییر نسبت متابولیت های مسیر کینورنین بهبود بخشید.
الیزابت کنست، سرپرست این مطالعه، می گوید: «این کار نشان می دهد که مسیر کینورنین نه تنها در تشکیل رنگدانه مهم است، بلکه سطح متابولیت های فردی نقش مهمی در حفظ سلامت شبکیه دارد. او نتیجه می‌گیرد: «در آینده، نسبت متابولیت‌های مختلف و مکان‌های خاص تجمع و فعالیت آنها باید در استراتژی‌های درمانی برای بیماری‌های دارای اختلال در عملکرد مسیر کینورنین، که در شرایط مختلف عصبی مشاهده می‌شود، در نظر گرفته شود.»
منبع:
مسیر کینورنین یک مسیر متابولیک حفظ شده تکاملی است که انواع فرآیندهای بیولوژیکی را تنظیم می کند. اختلال در آن می‌تواند منجر به تجمع بیومولکول‌ها یا متابولیت‌های سمی یا محافظ شود که می‌تواند به ترتیب سلامت مغز از جمله شبکیه را بدتر یا بهبود بخشد. دانش در مورد این مسیر مهم متابولیک اخیراً توسط تیم تحقیقاتی به رهبری الیزابت کنست، مدیر بازنشسته در MPI-CBG، در نشریه خود در مجله Plos Genetics گسترش یافته است. آنها با آگاهی از حفظ قابل توجه این مسیر متابولیک و ژن هایی که آن را تنظیم می کنند، از مگس ها به عنوان یک سیستم مدل برای کشف نقش متابولیت های فردی در سلامت شبکیه استفاده کردند. محققان چهار ژن را بررسی کردند – سینابر، کاردینال، سفید و قرمز – نام آن از رنگ های غیر طبیعی چشم به دنبال از بین رفتن آنها در مگس ها گرفته شده است. ساریتا هبار، یکی از نویسندگان اصلی این مطالعه می‌گوید: «از آنجایی که مسیر کینورنین از مگس‌ها به انسان حفظ می‌شود، ما پرسیدیم که آیا این ژن‌ها سلامت شبکیه را مستقل از نقششان در تشکیل رنگدانه تنظیم می‌کنند یا خیر».
مرجع مجله: