حل معمای بیولوژیکی ۳۰ سالۀ شب کوری

01

از 02

روش تحقیق و مشاهدات

این تحقیق توسط یاو و همکار او زوینگ چای رهبری شد.

یاو گفت: جهش G90D در رودوپسین برای ایجاد نویز الکتریکی پس‌زمینه برای حساسیت‌زدایی سلول‌های استوانه‌ای مدت زیادی می‌باشد که کشف شده است، امّا ماهیت نویز و منبع مولکولی دقیق آن حدود 30 سال، حل نشده باقی مانده است. ما توانستیم مکانیسم این بیماری را با استفاده از یک موش آزمایشگاهی با سطح فعالیت بسیار پایین رودوپسین G90D کشف کنیم.

محققان هنگام مقایسۀ سطح فعالیت پایین G90D موجود در موش‌های دستکاری ژنتیکی شده با سطح G90D موجود در بیماران انسانی مبتلا به شب کوری، به این نتیجه رسیدند که فعالیت الکتریکی غیرمعمول با دامنۀ کم امّا فرکانس بسیار بالا ممکن است بزرگ‌ترین عامل این بیماری باشد.

علاوه بر نویز الکتریکی غیرعادی، رودوپسین نوع دیگری از فعالیت الکتریکی به نام ایزومریزاسیون حرارتی خود به خودی را ایجاد می‌کند، که در آن انرژی حرارتی درون مولکول رودوپسین باعث می‌شود تا رودوپسین به صورت تصادفی فعال شود. بر خلاف فعالیت الکتریکی غیرعادی مشاهده شده، ایزومریزاسیون خودبه‌خودی رودوپسین G90D دامنۀ بالا، امّا فرکانس پایین را نشان داد. محققان در آزمایش‌های خود کشف کردند که میزان همریزش خودبه‌خودی رودوپسین G90D حدود 200 برابر بیشتر از رودوپسین معمولی است، امّا اثر تطبیق سلول‌های استوانه‌ای آنها به اندازه‌ای بالا نیست که به‌طور قابل‌توجهی در شب کوری انسان نقش داشته باشد.

در بیشتر شرایط، سلول‌های استوانه‌ای به نور بسیار حساس هستند، امّا در افراد مبتلا به شب کوری، این سلول‌ها نمی‌توانند تغییرات نور را به دقت تشخیص دهند و در تاریکی کار نمی‌کنند. یاو در این مورد بیان کرد: افراد مبتلا به این بیماری برای دیدن در محیط‌های کم‌نور نیاز به نور بیشتر دارند.

محققان برای دهه‌ها اگرچه در مورد جهش G90D می‌دانستند، امّا در تعیین چگونگی ایجاد شب کوری با مشکل مواجه بودند، چرا که نمونه‌های قبلی موش‌های آزمایشگاهی با این جهش، سطح بالایی از نویز پس‌زمینه تولید و اثراتی مشابه نور پس‌زمینه ایجاد می‌کردند، که سلول‌های استوانه‌ای موش به سرعت با آن سازگار می‌شدند. این موضوع اندازه‌گیری دقیق اثرات سیگنال‌دهی جهش را برای محققان دشوار کرد.

برای دور زدن این مشکل، محققان در دانشکدۀ پزشکی جان هاپکینز موش‌ها را به‌طور ژنتیکی اصلاح کردند تا فعالیت کمی از G90D داشته باشند، که سطحی برابر با 1/1 درصد از رودوپسین طبیعی موجود در جمعیت طبیعی موش‌ها بود.

این کار به محققان کمک کرد تا بین انواع مختلف فعالیت‌های تولید شده در موش‌های دارای جهش G90D تمایز قائل شوند، به گونه‌ای که گویی نور پس‌زمینۀ کمی وجود دارد یا اصلاً وجود ندارد.

دانشمندان از روشی با وضوح بالا برای ثبت فعالیت الکتریکی در سلول‌های استوانه‌ای منفرد در شبکیۀ چشم موش استفاده کردند، که با یک پیپت شیشه‌ای بسیار ریز به عرض حدود یک هفتادم اندازۀ موی انسان  و پر از نمک، به آن دسترسی پیدا کردند. این محلول قادر به هدایت الکتریسیته است.

02

از 02

تکنیک‌های پیشرفته در تحقیقات علوم اعصاب

یاو اعلام کرد: ما از یک تکنیک بسیار ویژه به نام ضبط مکش-پیپت برای ثبت فعالیت با وضوح بالایی استفاده کردیم، که اگر یک مولکول رودوپسین ایزومریزه یا فعال شود، می‌توانیم آن را ببینیم، چرا که باعث تغییر در جریان الکتریکی می‌شود.

G90D یکی از چهار جهش رودوپسین مرتبط با شب کوری است. چای در این باره گفت: گام‌های بعدی شناسایی این است که چگونه سایر جهش‌های رودوپسین یعنی T94I، A292E و A295V باعث این بیماری می‌شوند.

چای بیان کرد: مکانیسمی که باعث ایجاد شب کوری G90D است، می‌تواند در سه جهش رودوپسین دیگر که باعث این وضعیت می‌شوند، مشابه باشد.