眼睛颜色基因对视网膜健康至关重要

视网膜颜色保护眼睛免受光损伤。

　　

   

   

图片:不同颜色的果蝇眼睛的照片，从正常(左边，红色)到异常(鲜红色，中间，朱砂基因突变)，以及白色(右边，白色基因突变)。眼睛颜色异常是由调节色素形成的基因突变和特定的代谢途径引起的。

代谢途径包括细胞内一系列将起始成分转化为其他产物的生化反应。越来越多的证据表明，代谢途径加上外部应激因素影响细胞和组织的健康。许多人类疾病，包括视网膜或神经退行性疾病，都与代谢途径失衡有关。Elisabeth Knust领导了德国德累斯顿马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI-CBG)的一组研究人员，他们描述了这种代谢途径在压力条件下维持视网膜健康的重要作用。他们研究了经典的果蝇基因朱砂、红衣、白色和猩红，这些基因在几十年前就有了特征，并因它们在眼睛颜色色素沉着中所起的作用而得名，尤其是果蝇眼睛棕色色素的形成。这些基因编码犬尿氨酸途径的组成部分，其活性通过不同步骤将氨基酸色氨酸转化为其他产物。在这项研究中，作者强调了这种代谢途径在视网膜健康中的功能，独立于其在色素形成中的作用。

犬尿氨酸通路是一种调节多种生物过程的进化保守代谢通路。它的破坏可能导致有毒或保护性生物分子或代谢物的积聚，这分别会恶化或改善包括视网膜在内的大脑的健康。MPI-CBG名誉主任Elisabeth Knust领导的研究小组最近在《Plos Genetics》杂志上发表了关于这一重要代谢途径的知识。由于意识到这种代谢途径的显著守恒性和调节它的基因，他们使用果蝇作为模型系统来揭示个体代谢物在视网膜健康中的作用。研究人员观察了四种基因——朱砂基因、红衣基因、白色基因和猩红基因，这四种基因以果蝇失去异常的眼睛颜色而命名。该研究的主要作者之一Sarita Hebbar说:“由于犬尿氨酸通路从果蝇到人类是保守的，我们想知道这些基因是否能独立于色素形成的作用而调节视网膜健康。”

为了找到答案，科学家们结合遗传学、饮食变化和代谢产物的生化分析来研究果蝇(Drosophila melanogaster)的不同突变。合著者Sofia Traikov开发了一种用于Kynurenine途径代谢物生化分析的方法。这使得研究人员能够将不同的代谢物水平与视网膜的健康状态联系起来。他们发现一种代谢物3-羟基犬尿氨酸(3OH-K)会损害视网膜。更重要的是，他们可以表明，退化的程度受到有毒的3OH-K和保护代谢物(如Kynurenic Acid, KYNA)之间平衡的影响，而不仅仅是它们的绝对数量。Sarita继续说:“我们还向正常(非突变)果蝇喂食了两种代谢物，发现3OH-K增强了应激性视网膜损伤，而KYNA则保护视网膜免受应激相关损伤。”这意味着在某些条件下，视网膜健康可以通过改变犬尿氨酸途径代谢物的比例来改善。

此外，通过靶向这四个基因，从而在该途径中有四个不同的步骤，研究人员能够证明，不仅3OH-K的积累本身，而且它在细胞中的位置及其在进一步反应中的可用性，对视网膜健康非常重要。

这项研究的负责人Elisabeth Knust说:“这项工作表明，犬尿氨酸通路不仅在色素形成中很重要，而且个体代谢物的水平在维持视网膜健康中起着重要作用。未来，在各种神经退行性疾病中观察到的犬尿氨酸通路功能受损疾病的治疗策略中，应考虑到各种代谢物的比例及其积累和活动的特定部位。”

Modulating the Kynurenine pathway or sequestering toxic 3-hydroxykynurenine protects the retina from light induced damage in Drosophila