加州大学欧文分校的研究表明人类和昆虫视觉形成的异同

加州尔湾，2024 年 2 月 22 日 – 加州大学欧文分校的研究人员发现，人类和昆虫在视网膜的关键光吸收分子 11-顺式视网膜（也称为“视觉发色团”）的产生方面存在深刻的相似之处和令人惊讶的差异。这些发现加深了对RPE65酶突变如何导致视网膜疾病的理解，尤其是Leber先天性黑朦，这是一种毁灭性的儿童致盲疾病。

在最近在线发表在 《自然化学生物学》杂志上的这项研究中，该团队使用X射线晶体学研究了NinaB，这是一种在昆虫中发现的蛋白质，其功能类似于人类中发现的RPE65蛋白质。两者对 11-顺式视黄醛的合成都至关重要，它们的缺失会导致严重的视力障碍。

“我们的研究挑战了关于人类和昆虫视觉异同的传统假设，”通讯作者，UCI生理学和生物物理学以及眼科副教授Philip Kiser说。“虽然这些酶具有共同的进化起源和三维结构，但我们发现它们产生11-顺式视网膜的过程是不同的。

11-顺式视黄醛的产生始于食用胡萝卜或南瓜等含有用于生成维生素 A 的化合物（如 β-胡萝卜素）的食物。这些营养素由类胡萝卜素裂解酶代谢，包括 NinaB 和 RPE65。以前已知人类需要其中两种酶才能从β-胡萝卜素中产生11-顺式视黄醛，而昆虫只需NinaB即可实现转化。深入了解NinaB如何将这两个步骤耦合成一个反应，以及NinaB和RPE65之间的功能关系是该研究的一个关键动机。

“我们发现，在结构上，这些酶非常相似，但它们执行活动的位置不同，”主要作者Yasmeen Solano说，他是UCI转化视觉研究中心Kiser实验室的研究生。“了解NinaB结构中的关键特征，可以增强对支持视网膜视觉色素功能所需的催化机制的理解。通过对NinaB的研究，我们能够了解RPE65关键部分的结构，这是以前没有解决的。这一发现对于理解和解决RPE65的功能丧失突变至关重要。

其他团队成员包括Kiser实验室的初级专家Michael Everett，以及当时的生物科学本科生Kelly Dang和Jude Abueg。

这项工作得到了美国国家科学基金会（CHE-2107713）的支持，退伍军人事务部（BX004939）和美国国立卫生研究院（EY034519-01S1）的支持。

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