Retinitis pigmentosa ist eine degenerative Augenerkrankung, die durch fortschreitenden Sehverlust gekennzeichnet ist und normalerweise zur Erblindung führt. Vererbte Netzhautdegeneration aufgrund des Verlustes von Photorezeptorzellen ist eine der Hauptursachen für menschliche Blindheit. Während strukturelle Defekte der Photorezeptorzellen im Zusammenhang mit Netzhautdegeneration beobachtet wurden, sind die beteiligten molekularen Mechanismen nicht verstanden.
Wissenschaftler aus der Universität Genf (UNIGE) haben in Zusammenarbeit mit der Universität Lausanne (UNIL) einen molekularen Mechanismus identifiziert, der eine Degeneration der Photorezeptoren des Auges verursacht, was zu Erblindung führen kann. Sie identifizierten die wesentliche Rolle eines molekularen Reißverschlusses, der aus vier Proteinen besteht. Das Fehlen dieses Reißverschlusses führt zum Zelltod Netzhautzellen.
Die spezialisierten Nervenzellen der Netzhaut sind dafür verantwortlich, Licht in Nervensignale umzuwandeln. Die lichtempfindlichen Pigmente sind auf Stapeln von Scheiben angeordnet, die das äußere Segment der Zelle bilden. Das verbindende Cilium verbindet die inneren und äußeren Segmente und enthält alle Stoffwechselmaschinen, die für den Zellbetrieb erforderlich sind.
Mutationen in den Genen von vier Proteinen, die sich in diesem verbindenden Cilium befinden, sind alle mit retinalen Pathologien verbunden, die eine Degeneration von Photorezeptoren darstellen. Wissenschaftler identifizierten diese Proteine, die sich in Zentriolen befinden, zylindrische Strukturen aus Mikrotubuli, die in allen tierischen Zellen vorhanden sind.
Virginie Hamel, die letzte Autorin der Studie, sagte: „In der Zentriole sorgen diese Proteine für den Zusammenhalt der verschiedenen Mikrotubuli, indem sie wie ein Reißverschluss wirken. Wir fragten uns, ob sie nicht dieselbe Rolle in den röhrenförmigen Strukturen der verbindenden Flimmerhärchen spielen.“
Damit konnten die Wissenschaftler Netzhautgewebe mit einer nie erreichten Auflösung beobachten. Die Biologen konzentrierten sich auf die Struktur verbindender Flimmerhärchen von Mäusen, die eine Mutation im Gen für eines der vier genannten Proteine aufwiesen oder nicht hatten. Diese Beobachtungen wurden in verschiedenen Lebensstadien durchgeführt.
Olivier Mercey, Forscher in der Abteilung für Molekular- und Zellbiologie und Erstautor der Studie, sagte: „Ohne die Mutation stellten wir fest, dass diese Proteine, genau wie wir es zuvor in Zentriolen gesehen hatten, den Zusammenhalt zwischen Mikrotubuli gewährleisten, indem sie einen Reißverschluss bilden, der sich mit fortschreitender Entwicklung schließt.“
Wenn das Gen für dieses Protein jedoch mutiert ist, erscheint die Struktur der Mikrotubuli zunächst normal, aber die Mikrotubuli werden nach und nach immer weniger miteinander verbunden. Im Erwachsenenalter werden die Mikrotubuli der betroffenen Mäuse nicht mehr „zusammengezogen“ und kollabieren schließlich, was zum Verlust von Photorezeptorzellen führt.
Paul Guichard, Co-Autor der Studie, kommt zu dem Schluss: sagte, „Durch die Injektion des Proteins bei Patienten, die an bestimmten Arten von Retinitis pigmentosa leiden, können wir uns vorstellen, dass der molekulare Reißverschluss wiederhergestellt werden könnte, um die strukturelle Integrität der Mikrotubuli der verbindenden Zilien sicherzustellen und so das Absterben von Photorezeptorzellen zu verhindern. Wir evaluieren diesen Ansatz in Zusammenarbeit mit unseren Kollegen von der UNIL und dem Jules-Gonin Ophthalmic Hospital, Yvan Arsenijevic und Corinne Kostic.“
Die Studie hat zu einem besseren Verständnis der molekularen und strukturellen Ebene der Retinitis pigmentosa geführt, was es uns ermöglicht, Behandlungen in Betracht zu ziehen, die der Zelldegeneration vorgeschaltet sind.
Journal Referenz:
- Olivier Mercey, Corinne Kostic, et al. Das verbindende innere Ziliengerüst bietet eine strukturelle Grundlage, die vor Netzhautdegeneration schützt. DOI: 10.1371/journal.pbio.3001649
