Protein-transport Entdeckung kann helfen, definieren neue Strategien für die Behandlung von Augenerkrankungen

Viele Formen von Verlust der Sehkraft stammen aus einer gemeinsamen Quelle: gestörte Kommunikation zwischen dem Auge und dem Gehirn. Und an der Wurzel aller Auge-zu-Gehirn-Kommunikation sind die Hunderte von Proteinen erzeugt, die von der retina-Nervenzellen.

Eine neue Studie von Scripps-Forschung, die erscheint in diesem Monat in Cell Reports, untersucht diese Proteine in noch nie da gewesenen detail—bietet überraschende neue Einblicke in die visuellen Signale sind verteilt auf verschiedene Regionen des Gehirns. Die Ergebnisse sind ein Erster wichtiger Schritt im Verständnis und schließlich die Behandlung von Verlust der Sehkraft von Glaukom, multiple Sklerose oder sogar trauma. Mehr als 3,3 Millionen Amerikaner im Alter 40 Jahre und älter sind, sind entweder blind oder haben Sehbeeinträchtigungen, die nicht mehr korrigiert werden können, mit heutigen Interventionen, nach den Centers for Disease Control and Prevention.

„Proteine sind in der Regel die Ziele der Drogen—also, wenn Sie möchten, zu entwerfen ein Medikament, das wird helfen, die Kommunikation zwischen Auge und Gehirn, hilft es zu wissen, welche Proteine, die Drogen würde den Gegner“, sagt Hollis Cline, Ph. D., co-chair des Scripps Research Department of Neuroscience, wer führte die Forschung. „Diese Art von Studie es nie zuvor möglich war, weil es nicht durchführbar war, zu sehen, wie diese Proteine bewegen das Gehirn. Die Technik hat nicht existiert.“

Zum erstellen der Technologie, Cline Labor arbeitete eng mit dem Labor von John Yates III, Ph. D., ein Scripps Research chemist, die Vorreiter für neue Wege zu nutzen, ist eine analytische Technik, bekannt als Massenspektrometrie zur Untersuchung der Proteine und Ihrer Funktionen. Mit dieser neuen Methode—entwickelt im Laufe von mehreren Jahren—Cline ‚ s team war in der Lage, „label“ über 1.000 verschiedene Arten von Proteinen, die Ihren Ursprung im Auge die retinale Ganglienzellen, und dann beobachten Sie, wie und wohin Sie Reisen in einem lebenden Gehirn einer Ratte. Genau wie im menschlichen Gehirn, die Proteine transportiert werden, über die der neuronalen Axone, die langen, fadenförmigen Nervenfasern, die sich vom Auge in das Gehirn über den Sehnerv.

„Das Gehirn ist ein ensemble von sehr komplizierten Architektur, und es ist schwer zu trennen, jede Komponente und studieren die Stücke einzeln“, sagt Lucio Schiapparelli, Ph. D., ein Neurowissenschaftler in Cline ‚ s Labor und führen Autor der Studie. „Unsere Methode erlaubt uns untersuchen des visuellen Systems in einer Weise, die noch nicht untersucht worden, bevor so konnten wir beobachten die Moleküle selbstständig und analysieren Ihre Biochemie.“

Geht in der Studie, Cline sagte, Sie war neugierig, ob ähnliche Arten von Proteinen Reisen würde, um verschiedene Ziele im Gehirn. Die Netzhaut Projekte Proteine in mehr als 30 verschiedenen Bereichen des zentralen Nervensystems, aber für das Studium, Ihr team entschied sich, bewerten die beiden großen Ziele: die superior colliculus (die analysiert die Bewegung im Feld des visuellen und Kontrollen, gezielte Kopf-und Augenbewegungen), und die seitlichen gekniet Kern (analysiert die Form der Objekte, die wir sehen und sendet diese Daten an eine höhere Gehirn-Bereich, den visuellen Kortex).

Während die bisherigen studierte identifiziert verschiedene Proteine in der retina, das ultimative Ziel dieser Proteine war weitgehend unbekannt. Der Sehnerv war ein besonders wichtiger Fokus der Studie, wie es ist verwickelt in so viele verheerende Erkrankungen des Auges.

„Wir waren überrascht, von Anfang an zu finden Proteine in die Axone der Sehnerven, die jeder vorher dachte, dass würde funktionieren, nur in die Augen,“ Cline sagt. „Das sind Proteine, die normalerweise im Zellkern einer Zelle, aber wir fanden Sie weit, weit Weg vom Kern, die Teilnahme an irgendeiner form der Kommunikation.“

Dieser Befund, Cline sagt, hat schon angeheizt neuen Forschung auf, wie diese Proteine können Einfluss auf Gesundheit und Krankheit. Weil diese Art von neuronaler protein vorhanden ist, in andere Teile des Körpers, es kann eine Rolle spielen, andere Nerven-Zell-Kommunikation Erkrankungen wie der Charcot-Marie-Tooth-Krankheit.

Der Sehnerv ist die Datenautobahn zwischen Auge und Gehirn, das senden von Signalen an unterschiedliche Ziele. Aber das team entdeckte, dass ähnliche Proteine nicht immer ein gemeinsames Ziel. Vielmehr sind viele Proteine transportiert wurden bevorzugt an einer Gehirn-region, während einige waren transportiert werden, um alle der untersuchten Regionen.