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        研究揭示了視網(wǎng)膜中視紫紅質的動態(tài)變化
        
			
        
				2019-06-25 09:13:37
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        我們眼中的感光細胞可以適應弱光和強光水平，但我們仍然不知道它們是如何做到的。神戶大學名譽教授Fumio Hayashi及其同事透露，光感受器蛋白視紫紅質在視網(wǎng)膜的椎間盤內形成瞬時簇。這些簇集中在盤膜的中心，并作為光到化學信號轉換過程中的平臺。該研究結果于6月14日在通訊生物學雜志上發(fā)表。
        

        研究揭示了視網(wǎng)膜中視紫紅質的動態(tài)變化
        

        本研究的研究團隊包括副教授Kenichi Morigaki(神戶大學生物信號研究中心)，名譽教授Shohei Maekawa(神戶大學理學研究科)，副教授Keiji Seno(濱松大學醫(yī)學院醫(yī)學院)和研究員Natsumi Saito(吉濟醫(yī)科大學醫(yī)學院)。
        

        在視網(wǎng)膜中的棒狀感光細胞內，大約有1,000層圓盤狀膜，直徑為幾微米。這些是嵌入高濃度光感受器蛋白視紫紅質的脂質雙層膜。視紫紅質是G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)的原型成員，負責收集有關我們外部環(huán)境的各種信息。
        

        在這項研究中，研究人員使用最新的技術和分析方法來研究視紫紅質和G蛋白轉導蛋白的單分子動力學以及椎間盤膜內的脂質分子。
        

        單分子跟蹤視紫紅質
        

        視紫紅質對光敏感，因此團隊使用近紅外染料進行單分子追蹤，而不是使用標準的可見光熒光染料。他們證實視紫紅質在椎間盤膜內非常自由地移動，并預測如果視紫紅質形成臨時簇，則分子會以不同的速度瞬間移動。他們收集了由視紫紅質運動產(chǎn)生的500個單獨“軌跡”，通過使用貝葉斯推理機器學習技術獲得了三態(tài)模型，并發(fā)現(xiàn)視紫紅質在三種擴散狀態(tài)之間轉換。
        

        形成并消失的集群
        

        中心和周邊之間的不平等
        

        當他們增加視紫紅質的熒光標記時，該團隊能夠觀察到視紫紅質簇的重復產(chǎn)生和消退。諸如簇的擴散速度和壽命等性質與單分子跟蹤中觀察到的最慢擴散相匹配。研究小組還發(fā)現(xiàn)，椎間盤膜內的視紫紅質分布并不像以前認為的那樣均勻：它們在邊緣周圍薄薄地擴散并集中在中心，在那里它們很容易形成簇。
        

        當視紫紅質分子彼此接近時，形成筏子的性質表明視紫紅質簇與筏相似。視盤膜中視紫紅質的分布向中心加權，表明嗜酸性蛋白質和脂質分子聚集在盤膜的中心，而疏浚分子傾向于聚集在邊緣。該團隊通過顯示典型的腋毛磷脂di-DHA-PE定位于膜邊緣來驗證這一點。
        

        摘要
        

        該研究表明(1)視紫紅質產(chǎn)生嗜熱簇，為激活G蛋白信號轉導提供瞬時支架，(2)視紫紅質簇從膜的外周排斥，并收集在中心。這些發(fā)現(xiàn)表明，由周圍框架調節(jié)的瞬時非均勻性和結構非均勻性都發(fā)揮了意想不到的重要作用，不僅在這種情況下，而且在各種其他細胞膜中。
        

        這提供了非?；镜闹R?；A研究的發(fā)展對于理解光感受器的復雜形態(tài)發(fā)生和維持以及視網(wǎng)膜色素異常等病理狀況至關重要。在這項研究中，該團隊專注于與光信號轉換激活過程相關的分子，但失活過程也是一個未知領域。我們將繼續(xù)在激活和停用過程的研究方面進一步發(fā)展。
        
			

			
          
        
			
        
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