La estrecha colaboración entre investigadores de las universidades de Indiana y de California, en Irvine, y del Instituto Max-Planck de Bioquímica, han revelado, a nivel molecular, determinantes estructurales clave en la membrana del segmento ocular, que es fundamental para la visión, y cuyas mutaciones conducen a la ceguera. En su trabajo utilizaron tomografía crioelectrónica (cryo-ET).
Este estudio observacional, que aparece en eLife, proporciona una comprensión de los mecanismos subyacentes a las patologías de ciertas mutaciones génicas. Se ha demostrado así que estas mutaciones, que se encuentran dentro de los genes que codifican las proteínas estructurales clave en la membrana ROS, conducen a la ceguera.
Krzysztof Palczewshi, principal autor de este trabajo y profesor de Oftalmología de la Universidad de California, asegura que su hallazgo “indica que estas mutaciones génicas podrían impedir o prevenir por completo la morfogénesis del disco que, a su vez, alteraría la integridad estructural de las ROS”.
Este investigador añade que los resultados dan una idea de cómo la viabilidad de la retina se ve comprometida por enfermedades, como la retinitis pigmentosa y la enfermedad de Stargardt, que afectan las proteínas estructurales. “Con estos datos, ahora podemos apuntar a nuevos enfoques terapéuticos destinados a tratar o potencialmente curar la ceguera”, afirma.
La ultraestructura altamente ordenada de ROS se describió hace más de cinco años, sin embargo, su organización a nivel molecular seguía siendo poco conocida hasta ahora. Utilizando tomografía crioelectrónica (cryo-ET) y un nuevo método de preparación de muestras, el equipo pudo obtener imágenes de resolución molecular de ROS.
Con esta herramienta consiguieron imágenes de las estructuras del disco del borde y así pudieron evaluar cuantitativamente los conectores entre los discos “que revelan el panorama molecular en ROS, incluidos los conectores entre las membranas de los discos ROS«, explica el profesor Palczewski.
Mutaciones genéticas y ceguera
«Con esta información, podemos abordar cuestiones abiertas con respecto al apilamiento de discos cerrados y la alta curvatura de la membrana en los bordes de los discos, que son características estructurales especializadas y esenciales de ROS», continúa el investigador.
El siguiente paso es el estudio con personas para comprobar estos hallazgos. No obstante, en los nuevos enfoques terapéuticos probablemente tendrán un papel de relieve las tecnologías de edición de genes.
Desde el laboratorio de este científico de origen polaco, recuerdan que el aparato de detección de luz del ojo se encuentra dentro de los conos y bastones, dos tipos de células especializadas situadas en la parte posterior de la retina. De los dos tipos de receptores, los bastoncillos exhiben una mayor sensibilidad a la luz (umbral más bajo) y un tiempo de reacción más lento.
Las células cónicas, por otro lado, responden rápidamente y proporcionan una mayor discriminación de los detalles temporales, espaciales y espectrales.
La señal de luz capturada por las células fotorreceptoras desencadena una cascada de reacciones químicas, conocida con el nombre de fototransducción, que finalmente genera una señal neuronal.
El profesor Palczewski recuerda que aún no han encontrado respuestas a numerosos problemas relacionados con la fototransducción, la adaptación a la luz y la oscuridad así como el procesamiento químico de los ciclos intermedios, incluida la enzimología del ciclo de los retinoides, entre otras cosas.
“Avanzar en nuestro conocimiento sobre la fototransducción en la retina, un sistema con grandes ventajas experimentales, -destaca- mejorará la comprensión de eventos similares en la señalización hormonal, la comunicación celular y la regulación inmunológica, y proporcionará información de referencia para futuros estudios de los procesos patológicos de la retina”.
