Forscher entdecken, wie ein Mitglied einer Familie von lichtempfindlichen Proteinen passt Hautfarbe

Ein team der Brown University Forscher fanden heraus, dass Opsin pro 3—ein protein eng mit rhodopsin das protein, die es ermöglicht, low-light vision hat, eine Rolle bei der Einstellung der Menge des Pigments produziert in der menschlichen Haut, eine Determinante der Hautfarbe.

Wenn die Menschen verbringen viel Zeit in der Sonne ohne geeigneten Schutz für die Haut, die ultraviolette (UV -) Strahlung, der die Signale der Haut mehr melanin zu produzieren—das schützt vor der krebserregenden Wirkung der Strahlung und dunkler geworden. Es gibt zwei Teile, um die solare UV-Strahlung: kurzwellige Strahlung, UVB-und die langwellige UVA-Strahlung oder. Jedes Teil wird erkannt, durch die die Haut auf unterschiedliche Weise; wie UVB-macht den Menschen tan wurde für eine Weile bekannt.

Auf der anderen Seite, Wissenschaftler wissen weniger darüber, wie Haut, erkennt und reagiert auf UVA -, die reichlich Art von UV-Strahlung der Sonne.Elena Oancea, außerordentlicher professor in der Abteilung der Molekularen Pharmakologie, Physiologie und Biotechnologie an der Brown, wurde die Untersuchung genau dieser Frage. Im Jahr 2015, wenn Ihr team aufgedeckt die ersten Hinweise, um zu zeigen, dass Melanozyten, spezielle Haut-Zellen, die produzieren das pigment melanin, haben eine fülle von Opsin pro 3, Sie dachten, dass Opsin pro 3 könnte der rezeptor thatdetects UVA und Signale erhöht die Produktion von melanin.

Vier Jahre und vier großen überraschungen, das team der Ergebnisse wurden veröffentlicht am Donnerstag, Mai 16, die in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Wir haben festgestellt, die Rolle von Opsin pro-3 in menschlichen Melanozyten und herausgefunden, die molekularen Schritte, die es ermöglichen, Opsin pro 3, diese Funktion zu erzielen,“ Oancea sagte. „Opsin pro 3 moduliert, wie viel pigment der Zellen, aber, überraschend, es hat sich so unabhängig von Licht. Dieser Mechanismus ist ein neues Paradigma für opsins. Sobald wir mehr über Opsin pro 3, es kann ein gutes Ziel sein für die Behandlung von Störungen der Pigmentierung.“

Bewaffnet mit Ihrer ersten Hypothese, dass Opsin pro 3 erkennt UVA-Strahlung, wodurch Kalzium-Ionen in der Flut der Melanozyten und Triggern die Produktion von melanin, das team sprang in Experimenten. Rana Ozdeslik, ein Doktorand, erhielt Ihren Ph. D. von der Brown im Jahr 2017 und die weitere Arbeit an dem Projekt als wissenschaftlicher Mitarbeiter an einem genetischen engineering-Werkzeug erheblich reduzieren die Menge an Opsin pro-3 in kultivierten menschlichen Melanozyten.

Wenn Ozdeslik ausgesetzt, werden die Hautzellen mit fast keine Opsin pro 3 mit UV-Licht, Sie produziert noch einen burst von calcium-Ionen. Ihre ursprüngliche Hypothese falsch war.

„Unsere erste große überraschung war, dass Opsin pro 3 ist nicht die UV-a-Detektor,“ Oancea sagte.

Als das team die geplanten nächsten Schritte, Ozdeslik beobachtet, dass sich die Hautzellen ohne Opsin pro 3 erschien viel dunkler, Oancea, sagte. Dies war die zweite überraschung. In der Tat, wenn Sie gemessen melanin die Melanozyten, die mehr pigment in der Abwesenheit von Opsin pro 3. Der nächste Schritt war, herauszufinden, wie.

An diesem Punkt im Forschungsprozess, Braun, Doktorandin Lauren Olinski dem team beigetreten. Zusammen fanden Sie heraus, dass Opsin pro 3 verändert die Aktivität des melanocortin-1-rezeptor, ein protein bekannt, um zu erhöhen die Synthese von zyklischem Adenosin-Monophosphat (cAMP), ein molekulares signal, dass löst die Produktion von melanin. Opsin pro-3 reguliert die melanin durch die Verringerung der Niveaus von cAMP produziert von der melanocortin-1-rezeptor. Dies war die Dritte überraschung des Projekts.

Das team festgestellt, dass, wie erwartet, Opsin pro-3, bindet der Netzhaut, eine form von vitamin A, das wichtig für das wahrnehmen von Licht in allen rhodopsin-verwandter Proteine. Jedoch, Sie konnte nicht erkennen, Opsin pro 3 zu absorbieren alle Wellenlängen des Lichts. Das war die vierte überraschung und eine, Oancea finds immer noch ziemlich rätselhaft. Sie sagte, es ist möglich, dass die Netzhaut dient eine Art der strukturellen Zweck, oder dass Opsin pro 3 absorbiert Licht in einem Wellenlängenbereich, der kann nicht einfach gemessen werden.

Letztendlich ist das team festgestellt, dass Opsin pro-3 verringert die Produktion von melanin in der Haut Zellen, die durch die Verringerung der Ebenen der einen wichtigen molekularen signal—aber, dass diese Regelung nicht zu sein scheinen, ausgelöst durch Licht.

Nun, Sie haben sich entschlossen, Opsin pro 3, die Rolle in der Pigmentierung der Haut, das team ist bestrebt, zu lernen, was andere Teile des Körpers Opsin pro 3 hergestellt wird und welche Funktionen es haben könnte. Olinski arbeitet, um zu bestimmen, wo und wie Opsin pro 3 arbeitet im Gehirn, wo es zuerst entdeckt wurde.