Исследование: структура глаза влияет на зрение

Ученые из научно-исследовательского центра Института Общества Макса Планка с помощью электронной микроскопии объяснили, как пигмент родопсин расположен в палочках сетчатки. Этот вопрос долгое время был предметом жарких научных дискуссий. Результаты работы были опубликованы в научном журнале «Структур». Открытие облегчит будущее исследование заболеваний, приводящих к слепоте. Зрение начинается в палочках и колбочках — двух различных типах сенсорных клеток в сетчатке глаза. Палочки несут ответственность за зрение в темноте и потому особенно чувствительны к свету.
Одиночный фотон активирует пигмент родопсин и инициирует процесс видения. Молекулы родопсина находятся в плоских мембранных дисках в наружном сегменте фоторецепторов. Биохимические процессы, на которых основано зрение, были известны в течение многих лет: родопсин запускает высокоармированный каскад ферментативных реакций, которые приводят к электрическому возбуждению. Однако до сих пор не было ясно, как родопсин располагается в этих дисках. Например, ученые спорят о том, возникает ли родопсина в виде димеров, или же его молекулы свободно бродят на дисках и, таким образом, сталкиваются со своими партнерами, как бильярдные шары после удара кия. Исследователи использовали криоэлектронную микроскопию для изучения расположения родопсина в палочках мышей. Этот метод предполагает витрификацию образцов посредством шоковой заморозки, за счет чего сохраняется их естественная структура. Фактическое исследование образца осуществляется с помощью криопросвечивающего электронного микроскопа, который обеспечивает необходимое разрешение, чтобы были видны отдельные молекулы. Команде ученых во главе с Бенджамином Коппом и Ашрафом Аль-Амуди удалось показать, что молекулы родопсина возникают в виде димеров.
Кроме того, родопсин показывает надмолекулярную структуру: димеры располагаются рядами, состоящими примерно из 50 молекул. Два ряда выровнены как железнодорожные пути. Все ряды параллельны друг другу. Физиологическая функция такого упорядоченного расположения в настоящее время неясна. Возможно, что двойные ряды формируют платформу, на которой другие молекулы, участвующие в преобразовании электрического сигнала, также организованы. Параллельное расположение может объяснить поляризацию зрения, которая используется некоторыми позвоночными, например, амфибиями и птицами, для ориентирования в окружающей среде. В отличие от поляризации зрения насекомых, соответствующие механизмы у позвоночных все еще недостаточно поняты. Существует ли такая способность у млекопитающих, остается предметом спора.
Виталий Альдергот