Todas las células tienen membranas superficiales, y esta membrana es especialmente importante en las células sensibles a la luz de los ojos en su cuerpo. Dentro de sus ojos hay millones de fotorreceptores, células nerviosas que capturan la luz para formar imágenes del mundo que lo rodea.Las membranas superficiales de estas células nerviosas están repletas de rodopsina, una proteína que detecta la luz. Estas son las membranas sensibles a la luz de los ojos que absorben los paquetes de luz para activar los nervios que causan la sensación de la vista.
Una vez activada por la luz, las moléculas de rodopsina en la membrana de la superficie deben 'restablecerse' para detectar nuevamente la luz, un proceso que ocurre dentro de la célula. Esto requiere que la rodopsina se mueva hacia la célula y para que la 'rodopsina' restablecida 'seareciclado de nuevo en las superficies. Por lo tanto, para funcionar normalmente, las membranas sensibles a la luz en estas células se reciclan constantemente para restaurar los detectores de luz que llevan.
Los científicos del Centro Nacional de Ciencias Biológicas NCBS, Bangalore, y el Instituto Babraham en el Reino Unido han encontrado recientemente un jugador crítico esencial para el reciclaje adecuado de la membrana. Utilizando las membranas sensibles a la luz de los ojos de las moscas de la fruta como sistema modelo,Los investigadores han descubierto que la enzima Fosfolipasa D o PLD es necesaria para el reciclaje de membranas para mantener la vista normal.
El restablecimiento de las moléculas de rodopsina comienza con un proceso llamado endocitosis, donde la célula pellizca partes de sus membranas superficiales en estructuras llamadas endosomas. La rodopsina en estos endosomas eventualmente se recicla nuevamente en la superficie celular para más eventos de detección de luz.La sensibilidad de un fotorreceptor depende de cuántas moléculas de rodopsina tenga en su superficie, el recambio de membrana en estas células es crítico para preservar la vista normal.
"Puedes pensar en la endocitosis y el reciclaje de membranas como dos brazos del proceso de renovación de la membrana", dice Raghu Padinjat de NCBS. "Es necesario que haya un equilibrio entre los dos, o de lo contrario el tamaño de la membrana se reducirá - uncondición que podría conducir a la degeneración de la retina en los ojos. Esto se ve realmente en una enfermedad genética heredada, un trastorno raro llamado degeneración macular de Best ", agrega."
Sin embargo, la conexión entre la endocitosis y el eventual proceso de reciclaje para mantener las membranas superficiales fotosensibles no ha sido clara, hasta ahora. Un estudio colaborativo del laboratorio de Padinjat en NCBS y el Instituto Babraham en el Reino Unido, ha encontrado que un conocidoLa enzima llamada fosfolipasa D o PLD desempeña un papel central en la vinculación de la endocitosis al reciclaje de membranas.
Utilizando las células fotorreceptoras de mosca de la fruta como sistema modelo, el equipo descubrió que cuando estas células se exponen a la luz, PLD se enciende y que su actividad es esencial para acoplar la endocitosis con el reciclaje de la rodopsina de regreso a la superficie celular.
En las moscas mutantes que carecen de PLD en sus fotorreceptores, el proceso de endocitosis se desvincula del reciclaje de la membrana. Cuando se expone continuamente a la luz, la superficie celular de los fotorreceptores en las moscas mutantes se contrae gradualmente, reduciendo los niveles de rodopsina que la hacen progresivamente menos sensible a la luzSin actividad de PLD, la retina se degenera gradualmente y las moscas mutantes quedan ciegas.
El equipo de Padinjat eligió utilizar el ojo de la mosca de la fruta como sistema modelo, ya que tiene muchas características ideales para estudiar el recambio de la membrana. Esto se debe a que las partes sensibles a la luz de los fotorreceptores de la mosca de la fruta están muy expandidas, formando una estructura llamada rabdómero. Cuandoexpuestos a la luz, los cambios en el tamaño de esta membrana se pueden visualizar claramente a través de la microscopía electrónica. Además, debido a la capacidad genética del sistema, los investigadores pudieron identificar claramente PLD como un componente esencial que regula el recambio de la membrana.
"La enzima PLD convierte una molécula llamada fosfatidilcolina en ácido fosfatídico o PA, que está implicado en el recambio de la membrana. Sin embargo, el PA también es producido por otras enzimas, y nuestro estudio muestra de manera concluyente que el recambio de la membrana reguladora de PA fue producido por PLD,"dice Rajan Thakur, investigador del grupo de Padijat y autor principal de una publicación en la revista eLife que informa estos resultados
A pesar de identificar a un jugador clave en el proceso de renovación de la membrana, el equipo de Padinjat cree que se necesitan muchos más vacíos para comprender el fenómeno. Por ejemplo, el trabajo muestra que la actividad de PLD en los fotorreceptores está activada por la luz, pero aún así esto sucedeirresoluto.
"El receptor de luz, la rodopsina está en la superficie de la membrana, y puede detectar la luz cuando la superficie de la célula está iluminada. Pero PLD, que también está activado por la luz, está en algún lugar dentro de la célula. Entonces, ¿cómo se percibe la información sobre¿La luz transmitida al PLD para que se active? ", pregunta Thakur." También necesitamos completar los espacios en blanco sobre cómo la PA realmente afecta el reciclaje de la membrana y el proceso de renovación. Nuestro hallazgo ha abierto más preguntas para responder en el proceso de renovación de la membrana ".él añade.
Pero los resultados de este estudio no se limitan solo al recambio de membrana en las membranas sensibles a la luz de los ojos. El recambio de membrana es un mecanismo crítico que mantiene el área de la superficie celular. En las células que tienen superficies celulares expandidas, como las que recubren las vías respiratoriasde los pulmones o de las células intestinales que absorben la nutrición, mantener el área de la superficie celular es esencial para su función normal. Incluso procesos como la migración celular tienen endocitosis extensa y eventos de reciclaje de membrana que deben estar estrictamente regulados.
"Por lo tanto, independientemente de cuál sea el tipo de célula, debe haber mecanismos para acoplar la endocitosis con el reciclaje de la membrana", dice Padinjat. "Y esa es la importancia de nuestro trabajo: definimos un mecanismo por el cual el tamaño de la membrana celularestá regulado ", agrega.
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Materiales proporcionado por Centro Nacional de Ciencias Biológicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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