Новое исследование Университета Калифорнии в Ирвайне показало, что даже минимальные химические изменения в белках хрусталика способны запускать процессы, приводящие к развитию катаракты.
В основе прозрачности хрусталика лежат белки-кристаллины, которые формируются один раз и сохраняются на протяжении всей жизни. В отличие от большинства тканей организма, хрусталик практически не обновляет белковый состав. Это означает, что любые повреждения не устраняются, а накапливаются с возрастом.
Ключевое наблюдение исследования
Ключевое наблюдение исследования заключается в том, что белок может сохранять внешне нормальную структуру, но при этом становиться более «липким» — склонным к взаимодействию с соседними молекулами. Эти слабые, на первый взгляд, взаимодействия постепенно приводят к агрегации белков и утрате прозрачности хрусталика.
Роль ультрафиолетового излучения (UV-лучей)
Особое внимание уделено воздействию ультрафиолетового излучения (UV-лучей). UV-лучи вызывают окислительный стресс, который повреждает кристаллины, в частности белок γS (гамма-S). Даже точечные окислительные изменения не разрушают белок сразу, но делают его значительно менее устойчивым к дополнительным нагрузкам, например к температурным колебаниям. В таких условиях он быстрее начинает агрегировать.
Метод исследования
Для моделирования этих процессов исследователи применили метод расширения генетического кода (GCE — genetic code expansion, расширение генетического кода), позволяющий точно воспроизводить конкретные химические модификации в белках. Это дало возможность проследить ранние этапы формирования катаракты на молекулярном уровне.
Практическое значение
Полученные данные важны с практической точки зрения. Они объясняют, почему катаракта развивается постепенно и долго остаётся незаметной: изменения происходят не резко, а накапливаются годами, пока не достигают критического уровня.
Перспективы
В дальнейшем планируется изучение механизмов, которые в норме защищают белки хрусталика, и причин их возрастного ослабления. Это направление открывает перспективы создания нехирургических методов профилактики катаракты, а также совершенствования искусственных хрусталиков.