Ученые обнаружили, что белок Dscamb помогает поддерживать оптимальное расстояние между фоторецепторами в сетчатке рыбки данио-рерио. Исследователи создали генетически модифицированных рыбок без нормального белка Dscamb и показали, что у них нарушается расположение колбочек и чувствительность к цветам. Это открытие может помочь лучше понять механизмы цветового зрения у человека и найти новые подходы к диагностике и лечению заболеваний сетчатки. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Цветовое зрение возможно благодаря специальным клеткам в сетчатке глаза, которые называются фоторецепторами. У человека и рыбы данио-рерио есть два основных типа фоторецепторов: палочки и колбочки. Колбочки отвечают за восприятие цвета. У человека выделяют три типа колбочек: S-типа, M-типа и L-типа, которые отвечают за восприятие разных цветов. У рыб также есть ультрафиолетовые колбочки. Колбочки расположены в сетчатке в виде мозаики, чтобы обеспечить эффективное восприятие цвета. У рыб, включая данио-рерио, эта мозаика особенно упорядочена по сравнению с рептилиями и птицами и напоминает решетку, что помогает рыбам видеть мир четко и детально.

Исследователи провели эксперименты на данио-рерио, чтобы выяснить, что помогает клеткам правильно выстраиваться, формируя мозаику. Они обратили внимание на белок DSCAM, который играет важную роль в развитии нервной системы. У данио-рерио есть три варианта этого белка: Dscama, Dscamb и DscamL1. Только Dscamb есть в светочувствительных клетках глаза рыбки данио-рерио.

Чтобы исследовать его роль, ученые создали генетически модифицированных рыбок, у которых «отключили» ген, отвечающий за производство этого белка. Чтобы увидеть распределение Dscamb в клетках, биологи использовали флуоресцентные метки — специальные светящиеся молекулы, которые связали с белком. Это позволило наблюдать, как белок концентрируется на кончиках тонких выростов (филлоподий) колбочек.

«Поскольку DSCAM контролирует правильное соединение клеток в процессе развития нервной системы, мы генетически модифицировали рыбок данио, лишив их нормального белка Dscamb. Это необходимо, чтобы проверить, как этот белок участвует в формировании мозаики колбочек», — объяснил Донгпенг Ху из Окинавского института науки и технологий.

Для анализа поведения колбочек ученые применили временную микроскопию высокого разрешения. Они фотографировали сетчатку каждые 10 минут в течение 14 часов, отслеживая движения филоподий. В нормальных условиях колбочки L-типа, связанные с восприятием желто-красной части спектра, при контакте с себе подобными быстро втягивали выросты, сохраняя дистанцию. Однако у рыбок без Dscamb филоподии не оттягивались, а иногда даже проникали в соседние клетки. В то же время колбочки S-типа располагались правильно даже у мутантов. Это указывает на наличие других механизмов их самоорганизации.

Это первый случай, когда ученым удалось найти белок, отвечающий за расположение цветочувствительных клеток у позвоночных животных. Понимание таких процессов может помочь в разработке методов восстановления сетчатки при наследственных болезнях или возрастных заболеваниях.

Автор: Оксана Гриценко.

---

Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.