16:07 2023-03-22
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii descriu primele procese moleculare din ochi când lumina lovește retina
_ Cercetătorii descriu primele procese moleculare în ochi când lumina lovește retina
Cercetătorii de la Institutul Paul Scherrer PSI au descifrat procesele moleculare care apar pentru prima dată în ochi când lumina lovește retina. Procesele – care durează doar o fracțiune de trilionime de secundă – sunt esențiale pentru vederea umană. Studiul a fost publicat acum în revista științifică Nature.
Implica doar o modificare microscopică a unei proteine din retina noastră, iar această schimbare are loc într-un interval de timp incredibil de mic: este chiar primul pas în percepția luminii și capacitatea noastră de a vedea. Este, de asemenea, singurul pas dependent de lumină. Cercetătorii PSI au stabilit exact ce se întâmplă după prima trilionime de secundă în procesul de percepție vizuală, cu ajutorul laserului cu electroni liberi cu raze X SwissFEL al PSI.
În centrul acțiunea este receptorul nostru de lumină, proteina rodopsina. În ochiul uman este produs de celulele senzoriale, celulele bastonașe, care sunt specializate în percepția luminii. Fixată în mijlocul rodopsinei este o mică moleculă îndoită: retina, un derivat al vitaminei A. Când lumina lovește proteina, retina absoarbe o parte din energie. Cu viteza fulgerului, apoi își schimbă forma tridimensională, astfel încât comutatorul din ochi este schimbat de la „oprit” la „pornit”. Acest lucru declanșează o cascadă de reacții al căror efect general este percepția unui fulger de lumină.
Dar ce se întâmplă în detaliu atunci când retina se transformă din ceea ce este cunoscut sub numele de forma 11-cis în forma all-trans? „Știm de ceva timp despre punctul de plecare și despre produsul final al transformării retinei, dar până acum nimeni nu a putut observa în timp real exact cum se produce schimbarea în pigmentul vederii rodopsina”, spune Valérie Panneels, un om de știință din cadrul Diviziei de Cercetare în Biologie și Chimie a PSI.
Panneels compară procesul cu o pisică care cade cu spatele prima dintr-un copac, dar cumva aterizează în picioare nevătămată. „Întrebarea este: ce stări adoptă pisica în timpul căderii sale, când are dreptul să aterizeze în picioare?”
Așa cum au descoperit oamenii de știință PSI, „pisica retiniană” începe prin a întoarce mijlocul corpul său. Pentru Valerie Panneels, „momentul eureka” a venit atunci când și-a dat seama că se întâmplă altceva: proteina absoarbe o parte din energia luminii pentru a umfla pentru scurt timp o cantitate mică – „cum se dilată pieptul nostru când inspirăm, pentru a se contracta din nou la scurt timp după aceea. „
În timpul acestei etape de „inspirație”, proteina își pierde temporar cea mai mare parte a contactului cu retina care se află în mijlocul ei. „Deși retina este încă conectată la proteina de la capetele sale prin legături chimice, acum are loc să se rotească”. În acel moment, molecula seamănă cu un câine aflat într-o lesă slăbită, care este liber să dea o smucitură.
La scurt timp după aceea, proteina se contractă din nou și are retina ferm în strângere, cu excepția acum într-un alt mod. formă alungită. „În acest fel, retina reușește să se întoarcă singură, neafectată de proteina în care este ținută.”
Transformarea retinei din forma îndoită 11-cis în forma alungită all-trans ia doar o picosecundă sau o trilionime (10-12) dintr-o secundă, făcându-l unul dintre cele mai rapide procese din întreaga natură.
Singura modalitate de a înregistra și analiza procese biologice atât de rapide este cu ajutorul unei radiografii. laser cu electroni liberi precum SwissFEL. „SwissFEL ne permite să studiem în detaliu procesele fundamentale ale corpului uman, cum ar fi vederea”, spune Gebhard Schertler, șeful Diviziei de Cercetare în Biologie și Chimie a PSI și autorul principal al studiului împreună cu Valérie Panneels.
Pentru a reveni la analogia pisicii, ar fi ca și cum ai filma căderea acesteia cu o cameră de mare viteză, dar cu o diferență majoră: viteza de filmare a camerei SwissFEL este de un milion de ori mai rapidă. Lucrul cu facilități mari de cercetare implică, de asemenea, mult mai mult decât simpla apăsare a unui buton declanșator. Doctoratul. studentul Thomas Gruhl, care a continuat să lucreze ca cercetător post-doctorat la Institutul pentru Biologie Structurală și Moleculară din Londra, a petrecut ani de zile dezvoltând o metodă de producere a cristalelor de rodopsină de înaltă calitate, capabile să furnizeze date de rezoluție ultra-înaltă. În cele din urmă, numai aceste date au făcut posibilă efectuarea măsurătorilor necesare la SwissFEL și, înainte de construirea SwissFEL, la laserul cu electroni liberi cu raze X SACLA din Japonia.
Acest experiment arată încă o dată rolul vital al SwissFEL. în cercetarea elvețiană. „Probabil ne va ajuta să găsim mai multe soluții în viitor”, spune Gebhard Schertler. „Printre altele, dezvoltăm, de asemenea, metode pentru investigarea proceselor dinamice în proteine care nu sunt în mod normal activate de lumină”. Oamenii de știință folosesc mijloace artificiale pentru a face astfel de molecule să răspundă la lumină: fie fac modificări adecvate la partenerii de legare, fie amestecă proteinele cu partenerii de legare în cristal atât de repede încât pot fi examinate la SwissFEL. În orice caz, procedura implicată este cu siguranță mult mai complicată decât simpla îndreptare cu o cameră către o pisică care cade dintr-un copac.
Comentarii:
Adauga Comentariu