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研究人員發現了一種潛在的視力保護生長因子的功能

研究人員發現了一種潛在的視力保護生長因子的功能
  • 稱為勝肽的短蛋白質片段可以保護眼睛視網膜中的神經元細胞,未來可能用於治療退化性眼部疾病。 

  • 研究人員先前從一種稱為色素上皮衍生因子(PEDF)的蛋白質中提取出這些勝肽,這種蛋白質是由眼睛後部的視網膜色素上皮細胞產生的。

  • PEDF 保護神經元免於死亡,防止血管侵襲,預防炎症,並具有抗氧化特性。

本文發表在國家眼科研究所新聞: 

美國國家眼科研究所 (NEI) 的研究人員已經確定了某些稱為勝肽的短蛋白質片段如何保護眼睛後部感光視網膜層中的神經元細胞。 這些勝肽有一天可能會用於治療退化性視網膜疾病,例如老年黃斑部病變(AMD)。 該研究今天發表在 神經化學雜誌。 NEI 是美國國立衛生研究院的一部分。

由 NEI 蛋白質結構和功能科主任 Patricia Becerra 博士領導的團隊先前已從一種稱為色素上皮衍生因子 (PEDF) 的蛋白質中提取出這些勝肽,該蛋白質由視網膜色素上皮細胞產生,在眼睛後面畫一條線。

該研究的資深作者 Becerra 表示:“在眼睛中,PEDF 可以保護神經元免於死亡。它可以防止血管侵入、預防發炎、具有抗氧化特性——所有這些都是有益的特性。” 她的研究表明,PEDF 是維持眼睛健康的自然機制的一部分。 “PEDF 可能在治療眼睛疾病方面發揮作用。如果我們想利用這種蛋白質進行治療,我們需要分離出負責其各種特性的區域,並確定它們各自的作用原理。”

研究團隊使用了一個眾所周知的細胞培養模型系統,從新生大鼠的眼睛中分離出未成熟的視網膜細胞,並在營養最少的培養皿中生長。 該系統不僅包括視網膜的感光感光器,還包括幫助視網膜處理視覺訊息並將視覺訊息傳遞到大腦的其他類型的神經元。

「我們的模型系統——使用從動物中分離出來的細胞——讓我們梳理出 PEDF 保護作用背後的個體過程和機制,」研究生、該研究的第一作者 Germán Michelis 說。

PEDF 蛋白具有功能不同的結構域。 Becerra 實驗室先前發現每個域都可以獨立工作。 其中一個區域被稱為 34 聚體,因為它由 34 個氨基酸組成,可以阻止血管生長。 異常的血管生長是 AMD 和糖尿病視網膜病變等視網膜疾病的核心。 第二個 PEDF 結構域稱為 44 聚體,為視網膜神經元提供抗死亡訊號。 44 聚體還可以刺激神經元生長神經突,即幫助神經元與鄰居溝通的手指狀突起。 僅由 17 個氨基酸組成的 44 聚體(17 聚體)的較短版本具有相同的活性。

Michelis 和同事測試了 44 聚體是否可以保護培養皿中未成熟的視網膜細胞。 如果在通常的視網膜環境中不存在蛋白質和其他細胞,未成熟的光感受器很快就會死亡,但可以用 PEDF 保存下來。

他們發現 44 聚體和 17 聚體都能夠像全長 PEDF 一樣保存這些光感受器。

研究人員還發現,PEDF 活性似乎在感光細胞發育的特定時刻最需要。 光檢測發生在光感受器的稱為外段的部分,光敏視蛋白集中在那裡。 科學家發現,當感光細胞剛開始形成其外節時,PEDF 會觸發視蛋白移動到它所屬的出芽外節。

除了光感受器之外,視網膜還充滿了其他幾種類型的神經元,它們共同處理視覺訊號。 透過神經突,無長突神經元與將這些視覺訊號轉發到大腦的細胞形成連接,稱為突觸。 Becerra 及其同事發現,PEDF 在細胞培養模型中刺激無長突細胞形成神經突,而 44 聚體和 17 聚體在刺激這些連接方面至少與天然蛋白質一樣有效,甚至更好。

此外,44 聚體和 17 聚體勝肽透過與神經元表面的蛋白質受體 (PEDF-R) 結合而發揮作用。 PEDF 會活化 PEDF-R,後者處理二十二碳六烯酸 (DHA) 等分子,DHA 是一種對嬰兒發育和眼睛健康至關重要的 omega-3 脂肪酸。 PEDF-R 是在 Becerra 實驗室之前發現的。

「我們很早就知道 DHA 對視網膜健康很重要。我們認為 PEDF 訊號可能是調節 DHA 等 omega-3 脂肪酸的關鍵組成部分,無論是在眼睛發育過程中還是在長期維持眼睛健康過程中,」貝塞拉說。 “我們希望在不久的將來能夠在基於勝肽的治療方法中利用其中一些保護作用。”

這項研究發表在 神經化學雜誌 2021 年 6 月。



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