I ricercatori dell’Università della California, Irvine, hanno scoperto profonde somiglianze e sorprendenti differenze tra gli esseri umani e gli insetti nella produzione della fondamentale molecola della retina che assorbe la luce, 11-cis-retinale, noto anche come “cromoforo visivo”. I risultati approfondiscono la comprensione di come le mutazioni nell’enzima RPE65 causano malattie della retina, in particolare l’amaurosi congenita di Leber, una devastante malattia che porta alla cecità infantile.
Per lo studio, recentemente pubblicato online sulla rivista Biologia chimica della natura, il team ha utilizzato la cristallografia a raggi X per studiare NinaB, una proteina presente negli insetti che funziona in modo simile alla proteina RPE65 presente negli esseri umani. Entrambi sono cruciali per la sintesi di 11-cis-retinici, e la loro assenza comporta un grave deficit visivo.
“Il nostro studio sfida le ipotesi tradizionali sulle somiglianze e le differenze tra la visione umana e quella degli insetti”, ha affermato l’autore corrispondente Philip Kiser, professore associato di fisiologia e biofisica e oftalmologia dell’UCI. “Mentre questi enzimi condividono un’origine evolutiva comune e un’architettura tridimensionale, abbiamo scoperto che il processo mediante il quale producono 11-cis-retinale è distinto.”
Creazione di 11-cis-la retina inizia con il consumo di alimenti come carote o zucche contenenti composti utilizzati per la generazione di vitamina A, come il beta-carotene. Questi nutrienti vengono metabolizzati dagli enzimi di scissione dei carotenoidi, tra cui NinaB e RPE65. In precedenza era noto che gli esseri umani necessitano di due di questi enzimi per produrre 11-cis-retinale dal beta-carotene, mentre gli insetti possono ottenere la conversione solo con NinaB. Ottenere informazioni su come NinaB può accoppiare i due passaggi in un’unica reazione insieme alle relazioni funzionali tra NinaB e RPE65 è stata una motivazione chiave per lo studio.
“Abbiamo scoperto che strutturalmente questi enzimi sono molto simili, ma i luoghi in cui svolgono la loro attività sono diversi”, ha detto l’autore principale Yasmeen Solano, uno studente laureato nel laboratorio di Kiser presso il Centro UCI per la ricerca sulla visione traslazionale. “La comprensione delle caratteristiche chiave della struttura NinaB ha portato a una migliore comprensione del meccanismo catalitico necessario per supportare la funzione dei pigmenti visivi della retina. Attraverso il nostro studio di NinaB, siamo stati in grado di conoscere la struttura di una porzione chiave di RPE65 che non era stato precedentemente risolto. Questa scoperta è vitale per comprendere e affrontare le mutazioni con perdita di funzione in RPE65.”
Altri membri del team includevano Michael Everett, uno specialista junior nel laboratorio Kiser, e Kelly Dang e Jude Abueg, studenti universitari di scienze biologiche all’epoca.
Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Science Foundation con la sovvenzione CHE-2107713, dal Department of Veterans Affairs con la sovvenzione BX004939 e dal National Institutes of Health con la sovvenzione EY034519-01S1.
