研究发现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，代谢途径加上外部压力因素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，都与代谢途径的失衡有关。

Elisabeth Knust领导了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，他们描述了一种这样的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，最初在几十年前表征，并因其在眼睛颜色色素沉着中的作用而得名，特别是苍蝇棕色色素的形成。

这些基因编码犬尿氨酸途径的成分，其活性通过各种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作用，独立于其在色素形成中的作用。

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聚，从而分别恶化或改善大脑(包括视网膜)的健康。最近，由MPI-CBG名誉主任Knust领导的研究小组在PLOS Genetics杂志上发表的文章中扩展了对这一重要代谢途径的了解。

意识到这种代谢途径和调节它的基因的显着保守性，他们使用苍蝇作为模型系统来揭示单个代谢物在视网膜健康中的作用。研究人员研究了四个基因 - 朱砂，红衣主教，白色和猩红色 - 以苍蝇失去后异常的眼睛颜色命名。“由于Kynurenine途径从苍蝇到人类是保守的，我们询问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，科学家们结合了遗传学、饮食变化和代谢物的生化分析，研究了果蝇黑腹果蝇的不同突变。合著者Sofia Traikov开发了一种对Kynurenine途径的代谢物进行生化分析的方法。这使得研究人员能够将不同的代谢物水平与视网膜的健康状况联系起来。他们发现一种代谢物3-羟基犬尿氨酸(3OH-K)正在损害视网膜。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(如犬尿酸(KYNA))之间的平衡影响，而不仅仅是它们的绝对量。

Sarita补充说：“我们还将其中两种代谢物喂给正常(非突变)果蝇，发现3OH-K增强了压力引起的视网膜损伤，而KYNA则保护视网膜免受与压力相关的损伤。这意味着可以通过改变犬尿氨酸途径的代谢物比例来改善某些条件下的视网膜健康。

此外，通过靶向这四个基因，因此在途径中的四个不同步骤，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，因此它在进一步反应中的可用性，对视网膜健康很重要。

“这项工作表明，Kynurenine途径不仅在色素形成中很重要，而且单个代谢物的水平在维持视网膜健康方面起着重要作用，”Knust说。“将来，在各种神经退行性疾病中观察到的Kynurenine途径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部位。