Дефектный белок хрусталика ответствен не только за катаракту, но и за пресбиопию

Как известно, разрушение и дефекты структуры белка играют ключевую роль в катаракте - помутнении хрусталика. Сейчас выясняется, что они вносят свой вклад и в пресбиопию, явление, при котором в сорок лет с небольшим затрудняется привычная ранее зрительная работа вблизи.

Зрение на близком расстоянии может стать размытым с возрастом, потому что хрусталик глаза теряет свою гибкость. Хрусталик обычно изменяет свою форму (путем изгиба или сплющивания) для фокусировки света на задней части глаза, но с возрастом он часто становится жестким и менее способным сжиматься в форму, требуемую для зрения крупным планом.

Ранее исследования показали, что у мышей с мутациями белка аквапорин 0 (AQP0) развивается катаракта. Теперь исследование под руководством доктора K. Варадараджа из Университета Стоуни Брук в Нью-Йорке показывает, что AQP0 также способствует гибкости хрусталика. Это говорит о том, что мутации или возрастные изменения, влияющие на AQP0 могут быть причиной старческой дальнозоркости.

Основная часть хрусталика состоит из волокон - клеток, содержащих в основном воду и белки, называемые кристаллинами, которые способствуют прозрачности и легкости фокусировки хрусталика. Эти клетки - и кристаллины в них - плотно уложены в аккуратную конструкцию, создавая почти стекловидную структуру, через которую проходит свет.

Варадарадж и его коллеги обнаружили, что в хрусталиках мышей с мутациями AQP0 клетки волокон расположены в беспорядке, как попало, с промежутками между ними, по сравнению с компактной, как кирпичная стена, структурой клеток волокон у мышей с нормальным AQP0.

Исследователи полагают, что две ключевых функции AQP0 белков способствуют идеальной степени жесткости хрусталика. AQP0 действует как канал для воды, что позволяет ей циркулировать и питать клетки волокон, а также удалять отходы. Белок, который присутствует на поверхности клеток волокон, может также действовать как своего рода липучка, скрепляя клетки друг с другом так, что они уплотняются с минимальным пространством между ними.

Эти две функции могут играть важную роль в регулировании жесткости от внешнего края хрусталика к центру. Хрусталик становится жестким, вероятно, потому что на протяжении всей нашей жизни новые клетки волокон постоянно генерируются на внешних краях хрусталиков. Чтобы освободить место для новых клеток и регулировать способность к фокусировке, старые клетки волокон теряют большую часть содержащейся в них воды и биологическую работающую структуру, создавая уплотнение в центре хрусталика. Поскольку все больше и больше старых клеток продвигается внутрь, центр расширяется и становится более жестким.

Возрастные повреждения и/или мутации в AQP0 препятствуют функционированию должным образом, и все увеличивающаяся площадь жесткости в центре хрусталика в конечном итоге затрудняет для всего хрусталика изменение формы, особенно для фокусировки на близко расположенных объектах. Продвигаясь вперед, Варадарадж и его команда разработали новую модель на мутантной мыши, чтобы исследовать на молекулярном уровне, как AQP0 влияет на жесткость хрусталика. Модель позволит им экранировать 263 аминокислоты (строительные блоки белков), которые входят в состав AQP0, для того, чтобы идентифицировать определенную часть белка, участвующую в усилении жесткости хрусталика.

«Наша цель заключается в выявлении способов регулирования усиления жесткости и расширения центра хрусталика с помощью фармакологических средств, чтобы справиться с пресбиопией. Такой препарат может обеспечить удобную альтернативу очкам», - сказал Варадарадж.