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Cell:视网膜细胞中仍保留古老的感光机制

2018-11-22 20:02 游景威 Cell 阅读 0
核心摘要: 约翰·霍普金斯大学医学院研究发现,小鼠视网膜中的ipRGC细胞可能保留了一种古老的感光机制。M4型ipRGC主要使用HCN通道通路,而M2型同时使用磷脂酶C和HCN通道通路,支持了演化假说:古老生物体内一个细胞可能拥有两种感光机制,后分化到不同细胞类型。

约翰·霍普金斯大学医学院的研究人员发现,现代小鼠的视网膜细胞中可能仍然存在一种古老的感光机制。这项研究以小鼠体内控制“非图像形成”视觉的光敏细胞为研究对象,成果发表于《细胞》期刊。

研究主导者游景威博士表示:“演化生物学家曾提出假说:在古老的生物体内,一个光感受器细胞可能同时拥有两种独立的光响应机制,经过漫长的演化,这两种机制分别被纳入到不同类型的细胞中。而我们的研究发现,现代哺乳动物体内可能仍存在一类同时拥有两种感光机制的光感受器细胞。”

哺乳动物拥有三种光感受器细胞:视锥细胞、视杆细胞和内在光敏视网膜神经节细胞(ipRGC)。ipRGC 控制非图像形成视觉,如瞳孔收缩和昼夜节律调节。ipRGC 共有五种亚型(M1~M5),几乎存在于所有哺乳动物视网膜中。

为了理解 ipRGC 的光响应生化通路,研究团队首先参考了其他光感受器细胞的解剖结构。大部分光感受器细胞分为两类:表面有纤毛的,利用环核苷酸进行光响应;表面有微绒毛的,利用磷脂酶 C 进行光响应。ipRGC 既无纤毛也无微绒毛,因此无法直接判断其通路。2011年,游教授团队发现 M1 型 ipRGC 使用磷脂酶 C 通路。

本研究聚焦 M2 型和 M4 型 ipRGC。通过基因工程小鼠删除磷脂酶 C 通路成分,发现 M4 型 ipRGC 的光响应不受影响,而 M2 型响应减半。进一步研究发现,M4 型 ipRGC 主要使用涉及 HCN 通道的通路,M2 型则同时使用磷脂酶 C 和 HCN 通道通路。HCN 通道也存在于心脏细胞中,具有起搏器功能。

这一发现支持了演化假说:古老的感光机制可能同时存在于一个细胞中,后来分化到不同细胞类型。研究为理解视觉演化提供了新视角。

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