Cell:感光细胞两不同生化通路光反应 环核苷酸 磷脂酶

邓文龙

Cell：首次发现一些感光细胞同时使用两种不同的生化通路作出光反应

2018-11-10 18:29

2018年11月10日/生物谷BIOON/---感光细胞（photoreceptor）是在眼球的视网膜中发现的，包括视杆细胞和视锥细胞。大多数感光细胞有一种称为纤毛（cilium）的尾巴或称为微绒毛（microvilli）的簇状突起。在表面上具有纤毛的感光细胞使用称为环核苷酸的胞内化学物来对光作出反应。其他的在表面上具有微绒毛的感光细胞使用磷脂酶C（phospholipase C）来对光作出反应。不过到目前为止，人们尚未发现这两种通路在单个感光细胞中同时存在。

非成像视觉（non-image forming vision）是由位于包括人类在内的很多哺乳动物（很可能是所有哺乳动物）的视网膜中的一群神经节细胞控制着的。这些称为内在光敏感性视网膜神经节细胞（intrinsically photosensitive retinal ganglion cell, ipRGC）的细胞是感光细胞，非常类似于人们更为熟悉的视杆细胞和视锥细胞，而且它们具有5种亚型：M1、M2、M3、M4和M5。

人们已证实ipRGC细胞没有纤毛，也没有微绒毛，因此也就不能够给它们使用哪种生化通路对光作出反应提供结构上的线索。但是，根据美国约翰霍普金斯大学医学院神经科学教授King-Wai Yau博士及其团队在2011年完成的一项研究（Nature, 03 November 2011, doi:10.1038/nature10567），他们发现M1-ipRGC（ipRGC M1亚型）细胞使用磷脂酶C通路对光作出反应。

图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.08.055。

在一项新的研究中，Yau和他的团队着重研究M2-ipRGC细胞和M4-ipRGC细胞，以便确定它们是否与M1-ipRGC细胞使用相同的生化通路。为此，他们对小鼠进行基因改造，移除磷脂酶C通路中的分子组分。如果M2-ipRGC细胞和M4-ipRGC细胞也使用磷脂酶C通路，那么破坏这个通路将会阻止这些细胞对光作出反应的能力。然而，不论他们如何破坏磷脂酶C通路，M4-ipRGC细胞仍然对光作出反应，而且M4-ipRGC细胞的反应强度不会降低，M2-ipRGC细胞的反应强度大约是对照小鼠的一半。因此，M2-ipRGC细胞似乎部分地使用磷脂酶C通路，但是M4-ipRGC细胞几乎不使用它。相关研究结果近期发表在Cell期刊上，论文标题为“Cyclic-Nucleotide- and HCN-Channel-Mediated Phototransduction in Intrinsically Photosensitive Retinal Ganglion Cells”。

为了寻找这些细胞可能使用的替代通路，Yau团队发现了一种涉及超极化激活环核苷酸门控阳离子通道（HCN）的生化通路，破坏这种生化通路几乎完全阻断M4-ipRGC细胞中的内在光反应和部分阻断M2-ipRGC细胞中的内在光反应.因此，M2-ipRGC细胞使用磷脂酶C通路和这种新发现的HCN通路，而M4-ipRGC细胞似乎主要使用HCN通路。

一些进化生物学家提出古代生物可能有两种不同的光反应机制，它们共同存在于一个感光细胞中，而且通过进化，这两种机制分离到不同的细胞类型中。这项研究似乎提供了证据，表明含有这两种光反应机制的感光细胞可能仍然存在于现代哺乳动物中。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Zheng Jiang, Wendy W.S. Yue, Lujing Chen et al. Cyclic-Nucleotide- and HCN-Channel-Mediated Phototransduction in Intrinsically Photosensitive Retinal Ganglion Cells. Cell, 18 Octerber 2018, 175(3):652-664, doi:10.1016/j.cell.2018.08.055.

https://www.cell.com/cell/fullte ... 64%3Fshowall%3Dtrue

http://news.bioon.com/article/6729892.html



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