A New Yorki Egyetem (angol rövidítése: NYU) biológusai egy mutáns légy vizsgálata segítségével azonosítottak egy új, a színlátást szabályozó mechanizmust, amelyet Frank Sinatra után neveztek el (az 'Ol Blue Eyes c. albuma alapján). A kutatók vizsgálati eredményeiről a világhírű „Nature” tudományos szakfolyóirat számolt be.
A kutatók vizsgálatuk során arra fókuszáltak, hogy a vizuális rendszer hogyan funkcionál annak érdekében, hogy megőrizze a színfelismerés (megkülönböztetés) hűségét az organizmus egész élete során. Egyben sikerült bepillantást nyerniük abba is, hogy a gének színfelismerést kontrolláló mechanizmusa mikor lép működésbe és mikor kapcsolódik ki.
Nagyon sok biológus tanulmányozza azt, hogy a különböző sejtek hogyan fejlődnek, amíg el nem éri őket a végzetük. A NYU kutatói teamje, amelyet Dr. Claude Desplan biológia professzor vezetett, azt vizsgálta, hogyan maradnak ugyanolyanok e folyamat során. A sejteknek komplex funkcióik vannak, amelyeket extenzív koordináció segítségével kell fenntartani és ennek sikertelensége elvezethet az „összezavart” sejtekhez, amelyeknek a funkciója nem világos. Ez rendkívül fontos az olyan sejtek esetében, mint a neuronok (idegsejtek), amelyek hosszú ideig élnek – rendszerint egy állat egész élettartamán keresztül.
A NYU kutatói a Drosophila nevű gyümölcslégy retinájában található fotoreceptor neuronokra koncentráltak. A Drosophila a szemfejlődés vizsgálata egy erőteljes modelljének számít, mivel nagyon precíz genetikai manipulációk révén irányítható. Ez lehetővé teszi a kutatók számára, hogy elemezzék azt, ahogyan a vizuális rendszer funkcionál, amikor különböző elemei érintetté válnak a genetikai manipulációk által.
A kutatók munkája szintén a Desplan professzor laboratóriumában lefolytatott korábbi vizsgálatok eredményein alapszik. Egy 2005-ben lefolytatott kutatás során – melynek eredményeiről a „Sejt” c. szakfolyóirat számolt be - Dr. Desplan és munkatársai azonosítottak egy olyan molekuláris jelátviteli utat, amelynek segítségével egy fotoreceptor sejttípus kontrollálja azt a „választását”, amely szerint szenzitívvé válik a fény egy színére és vice versa – ebben a példában a zöld vs. kék színről volt szó.
Ez a szenzitivitás a fényérzékelő fehérjék, a Rodopszinek jelenlétének köszönhető: minden egyes fotoreceptor döntést hoz arról, hogy vajon kék fényérzékeny Rodopszin-5-öt vagy zöld fényérzékeny Rodopszin-6 fehérjét expresszionál, de nem egyszerre mindkettőt. Ez, a különböző Rodopszinek kizárólagos expressziója húzódik meg a gyümölcslégy azon képessége mögött, hogy meg tudja különböztetni a színeket.
A Nature szakfolyóiratban megjelent cikk szerint a kutatók egy olyan jelenséget tártak fel, amely egy organizmus egész élettartama során jelentkezik. Mivel a Rodopszin fehérjék a szemben folyamatosan termelődnek, a kutatók azt akarták tudni, mi tart vissza minden egyes fotoreceptort attól, hogy elkezdjen rossz Rodopszin fehérjéket termelni az élet későbbi szakaszában. Eredményeik azt igazolták, hogy valójában maga a Rodopszin képes megakadályozni, hogy a gén egy másik, helytelenül működésbe lépő Rodopszint kódoljon.
A kutatók megfigyelték, hogy a mutáns gyümölcslegyekben, amelyekben nem funkcionáló Rodopszin-6 (zöld-érzékeny) gén van, a fotoreceptorok, melyek egyébként normális esetben ezt a Rodopszint termelnék, lassan elkezdik a kék-érzékeny Rodopszin-5 gént termelni. Két hét elteltével lényegében ezen összes fotoreceptort megfigyelték, miközben a kék Rodopszint termelték. A szerzők a Rodopszin-6 génben lévő egyik mutációt „Frank Sinatra”-nak nevezték el, mivel ez feltehetően az idősebb szemet sokkal érzékenyebbé teszi a kék fényre – a színt tekintve azonban tulajdonképpen nem válnak kékké.
Ezek az eredmények azt mutatták később, hogy a normális gyümölcslegyek esetében a zöld Rodopszin-6 gén tartja fenn a kék Rodopszin-5 gén represszióját (elnyomását). Ez az eredmény meglepő – korábban az nem volt ismert, hogy a Rodopszinek képesek kontrollálni azt, hogy más Rodopszinek hogyan termelődnek.
A neuronok, amelyek a szaglási érzékünket irányítják, hasonló módon szerveződnek. Ha egyszer minden egyes szaglószervi neuron, amely felelős ezért az érzékelésért, termel egy funkcionális szaglószervi receptor fehérjét, akkor ez a receptor képes megakadályozni azt, hogy más, eltérő szaglószervi receptort kódoló gének működésbe lépjenek ugyanabban a sejtben.
Miközben a kutatók nem foglalkoztak azzal, hogy mi hozza létre ezeket az elváltozásokat a Rodopszinekben, úgy gondolnak erre, mint egy fenntartó mechanizmusra, amely megakadályozza, hogy a sejteknek egyszerre legyenek kék és zöld Rodopszinjaik.
„A fotoreceptorok két típusa az agy eltérő neuronalis áramkörébe képes becsatlakozni, melyek interpretálják azt a fotoreceptoroktól kapott információt, hogy kék vagy zöld fényről van-e szó. Ily módon megváltoztatva a Rodopszint, amelyet egy fotoreceptor termel, ez szenzoros konfúzióhoz vezethet és csökkentheti a gyümölcslégy azon képességét, hogy különböző színekről elkülönülten „beszéljen”. – jegyzi meg Dr. Daniel Vasiliauskas, a Nature publikáció vezető szerzője és a NYU posztdoktoriális munkatársa.
„Egy alternatív lehetőség az, hogy a kutatási eredményeink egy olyan mechanizmusra mutatnak rá, amely lehetővé teszi a gyümölcslegyeknek, hogy adaptálódjanak a változó körülményekhez. Ha hosszabb ideig sötétben tároljuk a gyümölcslegyeket, láthatjuk, hogy ugyanaz a dolog történik: a kék Rodopszin-5 gén termelődik a zöld Rodopszin-6-ot termelő fotoreceptorokban és ez olyan sejtekhez vezet, amelyek mindkét génnel rendelkeznek. Ez a változás a „downstream” áramkörökben létrejövő változásokkal társul, amelyeknek most adaptálódniuk kell ahhoz, hogy korrektül interpretálják az általuk megkapott információkat.” – tette hozzá Dr. Vasiliauskas.
