眼睛颜色基因对视网膜健康至关重要

代谢途径由细胞中的一系列生化反应组成，这些反应将起始成分转化为其他产物。越来越多的证据表明，代谢途径与外部应激因素相结合会影响细胞和组织的健康。许多人类疾病，包括视网膜或神经退行性疾病，都与代谢途径失衡有关。Elisabeth Knust 领导着来自德国德累斯顿马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所 (MPI-CBG) 的一组研究人员，他们描述了这种代谢途径在压力条件下维持视网膜健康的重要作用。他们研究了经典的果蝇基因朱砂、红衣主教、白色和猩红色, 最初是几十年前的特征，并因其在眼睛色素沉着中的作用而得名，特别是果蝇眼棕色素的形成。这些基因编码犬尿氨酸途径的成分，其活性通过不同步骤将氨基酸色氨酸转化为其他产物。在这项研究中，作者强调了这种代谢途径在视网膜健康中的功能，与其在色素形成中的作用无关。

犬尿氨酸途径是一种进化保守的代谢途径，可调节多种生物过程。它的破坏会导致有毒或保护性生物分子或代谢物的积累，这会分别恶化或改善大脑的健康，包括视网膜。由 MPI-CBG 荣誉退休主任 Elisabeth Knust 领导的研究团队最近在 Plos Genetics 杂志上发表了关于这一重要代谢途径的知识。意识到这种代谢途径和调节它的基因的显着保守性，他们使用果蝇作为模型系统来揭示个体代谢物在视网膜健康中的作用。研究人员研究了四种基因——朱砂、红衣主教、白色和猩红色– 以苍蝇失去眼睛后异常的眼睛颜色命名。“由于犬尿氨酸途径从苍蝇到人类是保守的，我们想知道这些基因是否独立于它们在色素形成中的作用来调节视网膜健康，”该研究的主要作者之一 Sarita Hebbar 说。

为了找到答案，科学家们结合遗传学、饮食变化和代谢物的生化分析来研究果蝇Drosophila melanogaster的不同突变. 合著者 Sofia Traikov 开发了一种对犬尿氨酸途径代谢物进行生化分析的方法。这使研究人员能够将不同的代谢物水平与视网膜的健康状态联系起来。他们发现一种代谢物 3-羟基犬尿氨酸 (3OH-K) 会损害视网膜。更重要的是，他们可以证明退化程度受有毒 3OH-K 和保护性代谢物(例如犬尿酸 (KYNA))之间平衡的影响，而不仅仅是受其绝对量的影响。Sarita 继续说道：“我们还将这些代谢物中的两种喂给正常(非突变)果蝇，发现 3OH-K 增强了压力引起的视网膜损伤，而 KYNA 保护视网膜免受压力相关损伤。

此外，通过靶向这四个基因以及通路中的四个不同步骤，研究人员能够证明不仅 3OH-K 本身的积累，而且它在细胞中的位置以及它在进一步反应中的可用性，都是对视网膜健康很重要。

“这项工作表明，犬尿氨酸途径不仅在色素形成方面很重要，而且个体代谢物的水平在维持视网膜健康方面也发挥着重要作用，”负责该研究的伊丽莎白·克努斯特 (Elisabeth Knust) 说。她总结道，“在未来，在各种神经退行性疾病中观察到的犬尿氨酸通路功能受损疾病的治疗策略中，应考虑各种代谢物的比例及其积累和活性的特定位点。”