Un equipo de investigadores de la Universidad de Brown descubrió que la opsina 3, una proteína estrechamente relacionada con la rodopsina, la proteína que permite la visión con poca luz, tiene un papel en el ajuste de la cantidad de pigmento producido en la piel humana, un determinante del color de la piel.
Cuando los humanos pasan tiempo al sol sin la protección adecuada de la piel, la radiación ultravioleta UV del sol indica a la piel que produzca más melanina, que protege contra los efectos cancerígenos de la radiación, y se vuelve más oscura. Hay dospartes de la radiación solar UV: radiación de longitud de onda corta o UVB, y radiación de longitud de onda larga o UVA. Cada parte es detectada por la piel de diferentes maneras; cómo UVB hace que los humanos se bronceen se conoce desde hace un tiempo.
Por otro lado, los científicos saben menos acerca de cómo la piel detecta y responde a los rayos UVA, el tipo más abundante de radiación solar UV. Elena Oancea, profesora asociada del departamento de Farmacología Molecular, Fisiología y Biotecnología de Brown, ha estado estudiandoprecisamente esta pregunta. En 2015, cuando su equipo descubrió las primeras pistas para indicar que los melanocitos, células cutáneas especializadas que producen el pigmento melanina, tienen una gran cantidad de opsina 3, pensaron que la opsina 3 podría ser el receptor que detecta los rayos UVA y las señales de aumento de melaninaproducción.
Cuatro años y cuatro sorpresas importantes después, los hallazgos del equipo se publicaron el jueves 16 de mayo en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Hemos encontrado el papel de la opsina 3 en los melanocitos humanos y descubrimos los pasos moleculares que permiten que la opsina 3 logre esta función", dijo Oancea. "La Opsina 3 modula cuánto pigmento producen las células, pero, sorprendentemente,lo hace independientemente de la luz. Este mecanismo es un nuevo paradigma para las opsinas. Una vez que aprendamos más sobre la opsina 3, puede ser un buen objetivo para tratar los trastornos de pigmentación ".
Armado con su hipótesis inicial de que la opsina 3 detecta la radiación UVA, haciendo que los iones de calcio inunden los melanocitos y desencadenando la producción de melanina, el equipo saltó a los experimentos. Rana Ozdeslik, una estudiante de doctorado que obtuvo su doctorado de Brown en 2017 yEl trabajo continuo en el proyecto como investigador asociado, utilizó una herramienta de ingeniería genética para reducir en gran medida la cantidad de opsina 3 en los melanocitos humanos cultivados.
Cuando Ozdeslik expuso las células de la piel casi sin opsina 3 a la luz ultravioleta, todavía produjeron una explosión de iones de calcio. Su hipótesis inicial era errónea.
"Nuestra primera gran sorpresa fue que opsin 3 no es el detector UVA", dijo Oancea.
Mientras el equipo planificaba los siguientes pasos, Ozdeslik observó que las células de la piel sin opsina 3 parecían mucho más oscuras, dijo Oancea. Esta fue la segunda sorpresa. De hecho, cuando midieron la melanina, los melanocitos produjeron más pigmento en ausencia de opsina 3.El siguiente paso fue descubrir cómo.
En ese punto del proceso de investigación, la estudiante de doctorado Brown Lauren Olinski se unió al equipo. Juntos, descubrieron que la opsina 3 cambia la actividad del receptor de melanocortina-1, una proteína conocida por aumentar la síntesis de monofosfato de adenosina cíclico AMPc,una señal molecular que desencadena la producción de melanina. La Opsina 3 regula la melanina al disminuir los niveles de cAMP producidos por el receptor de melanocortina-1. Esta fue la tercera sorpresa del proyecto.
El equipo determinó que, como se esperaba, la opsina 3 se une a la retina, una forma de vitamina A que es esencial para detectar la luz en todas las proteínas relacionadas con la rodopsina. Sin embargo, no pudieron detectar la opsina 3 que absorbe ninguna longitud de onda de luz.cuarta sorpresa y una que Oancea todavía encuentra bastante desconcertante. Dijo que es posible que la retina tenga algún tipo de propósito estructural o que la opsina 3 absorba la luz en un rango de longitud de onda que no se puede medir fácilmente.
Finalmente, el equipo determinó que la opsina 3 disminuye la producción de melanina en las células de la piel al disminuir los niveles de una señal molecular importante, pero que esta regulación no parece ser activada por la luz.
Ahora que han determinado el papel de opsin 3 en la pigmentación de la piel, el equipo está buscando aprender en qué otras partes del cuerpo se produce opsin 3 y qué tipo de funciones podría tener. Olinski está trabajando para determinar dónde y cómo opsin 3funciona en el cerebro, donde se descubrió por primera vez.
El hallazgo de que la opsina 3 puede ajustar la cantidad de pigmento que producen los melanocitos sugiere que la opsina 3 podría ser un objetivo para tratar los trastornos de pigmentación. Los trastornos de hiperpigmentación se caracterizan por demasiada melanina; los trastornos de hipopigmentación, como el albinismo, se caracterizan por muy poca melanina,lo que aumenta en gran medida la sensibilidad de los pacientes a la radiación solar UV y la susceptibilidad al cáncer de piel. La mayoría de los trastornos de pigmentación no tienen tratamientos disponibles. Antes de que los científicos puedan apuntar a la opsina 3 en la piel, deben comprender lo que hace en otras partes del cuerpoy aprende a activar o desactivar su actividad, dijo Oancea.
Además de Oancea, Ozdeslik y Olinski, otros autores del artículo incluyen Melissa Trieu y Daniel Oprian de la Universidad de Brandeis.
Esta investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud números de subvención R01 AR066318 y T32 GM077995, la Fundación Suna e Inan Kirac, así como fondos internos de la Universidad de Brown.
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Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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