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放大纤毛可为盲人疾病带来光明

贝勒医学院和UT Health的麦戈文医学院的研究人员今天在美国国家科学院院刊上发表的一项新研究揭示了与盲症有关的纤毛的前所未有的特写视图。纤毛是在某些细胞表面上发现的短发状结构。它们在视觉方面特别重要,因为它们充当光传感器,并且其结构中的缺陷会导致视网膜变性和视力丧失。研究纤毛结构改变以前仅限于传统成像技术的分辨能力。

在当前的研究中,研究人员报告了新的成像方法的开发和应用,这些成像方法提供了正常和患病的视网膜纤毛内部结构的更高分辨率视图。他们发现了纤毛内先前未知的隔室以及一些与视网膜疾病有关的蛋白质的位置。他们的发现有助于更好地理解导致纤毛相关失明的结构缺陷,并为开发未来的疗法打开了大门。

“有一大堆称为纤毛病的疾病,是由纤毛结构成分的遗传缺陷引起的。纤毛病的最常见症状之一是视网膜变性和失明,例如色素性视网膜炎和Bardet-Biedl综合征, “相应的作者,贝勒大学生物化学系的教授,西奥多·G·温瑟尔博士,化学教授兼罗伯特·韦尔奇说。

温塞尔和他的同事们希望更好地了解遗传缺陷,如视网膜纤毛病如何影响纤毛的结构。但是纤毛很小,传统上用来研究结构变化的方法没有足够的分辨率来揭示纤毛内部结构的细节。

Wensel说:“我们想在纤毛内部观察,以了解已知与疾病有关的分子是如何引起缺陷的。”“我们开发了新方法-冷冻电子断层扫描和STORM(超分辨率随机光学重建显微镜)-提供了纤毛内部结构的纳米级视图。我们与正常小鼠和人类疾病Bardet-Biedl综合征的小鼠模型一起工作”。

研究人员首先应用这些方法来确定正常视网膜中的纤毛结构,并发现了以前从未见过的小隔间。当他们将更高分辨率的技术应用于患病的视网膜时,他们能够查明与疾病相关的蛋白质的更精确位置。

“以前,我们可以说由疾病基因编码的特定蛋白质位于纤毛上。现在我们可以说它位于轴突中心,它是位于纤毛中心的微小结构,或者在另一个新发现的车厢中。”

研究人员还发现,某些遗传缺陷会改变某些蛋白质在结构中的位置,并且这些信息可能对设计疗法有用。

“我们的发现为与Bardet-Biedl综合征纤毛缺损相关的结构变化提供了更详细的研究。我们希望通过更好地了解疾病机制,我们可以针对这种情况和其他相关状况开发治疗方法,” Wensel说。

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