Cientistas descobrem passo essencial para recarregar a retina sensível à luz do olho

Análise in silico da proteína RPE65 não resolvida cristalograficamente (aa107-125). Crédito: Aliança de Ciências da Vida (2022). DOI: 10.26508/Isa.202201546

Os cientistas descobriram um mecanismo pelo qual uma área de uma proteína muda de forma para converter a vitamina A em uma forma utilizável pelas células fotorreceptoras sensíveis à luz do olho. Uma área anteriormente não caracterizada da proteína conhecida como RPE65 se transforma espontaneamente em forma de espiral quando encontra membranas intracelulares, ou estruturas finas que circundam diferentes partes de uma célula.

Essa mudança de forma permite que o RPE65 entre no retículo endoplasmático– uma rede de estruturas e tubos semelhantes a sacos – onde o RPE65 realiza a tarefa crucial de conversão de vitamina A. Os cientistas dizem que a descoberta fornece uma melhor compreensão da função do RPE65 e informará possíveis tratamentos para distúrbios da visão ligados às mutações do gene RPE65. Pesquisadores do National Eye Institute, parte do National Institutes of Health, conduziram a pesquisa, que foi publicada em Aliança de Ciências da Vida.

A visão ocorre quando a luz atinge os pigmentos fotorreceptores chamados opsinas, desencadeando uma série de reações químicas que geram sinais para o cérebro. O epitélio pigmentar da retina (EPR), um tecido de suporte próximo aos fotorreceptores, recarrega opsinas para restaurar sua sensibilidade à luz. Em um processo conhecido como ciclo visual, o RPE65 é essencial para converter o retinol todo trans derivado da vitamina A, de volta ao retinal 11-cis fotossensível. Mutações no gene RPE65 estão associadas a distúrbios de cegueira graves de início precoce.

A interação do RPE65 com o retículo endoplasmático da célula RPE é essencial para a formação do 11-cis retinal, mas o mecanismo pelo qual o RPE65 se liga à membrana do retículo endoplasmático era até agora um mistério.

T. Michael Redmond, Ph.D., e cientistas do Laboratório de Células da Retina e Biologia Molecular do NEI, mostram no novo estudo como o RPE65 acessa a membrana do retículo endoplasmático das células do RPE, onde ocorre o processo de conversão envolvendo o RPE65.

“Métodos como a cristalografia, que usamos para visualizar os átomos de uma proteína em forma de cristal, não nos forneceram uma imagem completa da estrutura do RPE com essa região crucial ausente”, disse Sheetal Uppal, Ph.D., pesquisador da NEI e o primeiro autor do estudo. “Tivemos que pensar em uma nova estratégia para caracterizar esse aspecto da estrutura do RPE65, então nos voltamos para a bioquímica”.

A equipe do NEI descobriu que, em solução aquosa, uma região específica do RPE65 não tem estrutura, mas quando encontra membranas, forma espontaneamente uma alfa-hélice anfipática – um tipo especial de forma espiral nas proteínas. Essa alteração permite que o RPE65 se ligue à membrana do retículo endoplasmático das células RPE, onde o 11-cis retinal é produzido a partir do retinol todo-trans.

Mais do que isso, quando um único aminoácido específico dentro da região anteriormente não caracterizada do RPE65 foi modificado por um lipídio específico, acelerou muito a formação da alfa-hélice, “bloqueando-a” no lugar e facilitando sua inserção na membrana celular . Isso era algo nunca visto antes em uma proteína, de acordo com Uppal.

A modelagem por computador das simulações dinâmicas moleculares deu suporte aos seus resultados. “Nossas descobertas resolvem um quebra-cabeça de longa data na estrutura do RPE65, esclarecendo sua função, enquanto expandem nosso conhecimento sobre a ligação à membrana de uma maneira que esperamos informar os modelos de doenças de maneiras mais precisas”, concluíram os pesquisadores.