Newswise – Stoffwechselwege bestehen aus einer Reihe von biochemischen Reaktionen in Zellen, die eine Ausgangskomponente in andere Produkte umwandeln. Es gibt immer mehr Beweise dafür, dass Stoffwechselwege, die mit externen Stressoren in Verbindung stehen, die Gesundheit von Zellen und Gewebe beeinflussen. Viele Erkrankungen des Menschen, einschließlich retinaler oder neurodegenerativer Erkrankungen, sind mit Ungleichgewichten in Stoffwechselwegen verbunden. Elisabeth Knust leitet ein Forscherteam vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) in Dresden, Deutschland, das die wesentliche Rolle eines dieser Stoffwechselwege bei der Aufrechterhaltung der Netzhautgesundheit unter Stressbedingungen beschreibt. Sie studierten den Klassiker Drosophila Genua Zinnober, Kardinal, Weiß, Und Scharlach, die ursprünglich vor Jahrzehnten charakterisiert und nach ihrer Rolle bei der Pigmentierung der Augenfarbe benannt wurden, insbesondere der Bildung des braunen Pigments des Fliegenauges. Diese Gene kodieren für Komponenten des Kynurenin-Signalwegs, dessen Aktivität die Aminosäure Tryptophan über verschiedene Schritte in andere Produkte umwandelt. In dieser Studie hoben die Autoren die Funktion dieses Stoffwechselwegs für die Netzhautgesundheit hervor, unabhängig von seiner Rolle bei der Pigmentbildung.

Der Kynurenin-Weg ist ein evolutionär konservierter Stoffwechselweg, der eine Vielzahl biologischer Prozesse reguliert. Seine Störung kann zur Ansammlung von toxischen oder schützenden Biomolekülen oder Metaboliten führen, die die Gesundheit des Gehirns, einschließlich der Netzhaut, verschlechtern bzw. verbessern können. Das Wissen um diesen wichtigen Stoffwechselweg erweiterte das Forschungsteam unter der Leitung von Elisabeth Knust, emeritierte Direktorin am MPI-CBG, kürzlich in ihrer Veröffentlichung in der Zeitschrift Plos Genetics. Sie waren sich der bemerkenswerten Konservierung dieses Stoffwechselwegs und der ihn regulierenden Gene bewusst und verwendeten Fliegen als Modellsystem, um die Rolle einzelner Metaboliten für die Gesundheit der Netzhaut aufzuklären. Die Forscher untersuchten vier Gene – Zinnober, Kardinal, Weiß und Scharlachrot – benannt nach den abnormalen Augenfarben nach ihrem Verlust bei Fliegen. „Da der Kynurenin-Weg von Fliegen bis zum Menschen konserviert ist, fragten wir uns, ob diese Gene die Netzhautgesundheit unabhängig von ihrer Rolle bei der Pigmentbildung regulieren“, sagt Sarita Hebbar, eine der Erstautoren der Studie.

Um dies herauszufinden, verwendeten Wissenschaftler eine Kombination aus Genetik, Ernährungsumstellung und biochemischer Analyse von Metaboliten, um verschiedene Mutationen in der Fruchtfliege zu untersuchen. Drosophila melanogaster. Sofia Traikov, Co-Autorin, hat eine Methode zur biochemischen Analyse von Metaboliten des Kynurenin-Stoffwechselwegs entwickelt. Dies ermöglichte es den Forschern, unterschiedliche Mengen an Metaboliten mit der Gesundheit der Netzhaut in Verbindung zu bringen. Sie entdeckten, dass ein Metabolit, 3-Hydroxykynurenin (3OH-K), die Netzhaut schädigt. Noch wichtiger ist, dass sie zeigen konnten, dass der Grad der Degeneration durch das Gleichgewicht zwischen toxischem 3OH-K und schützenden Metaboliten wie Kynurensäure (KYNA) beeinflusst wird und nicht nur durch ihre absoluten Mengen. Sarita fährt fort: „Wir haben zwei dieser Metaboliten auch an normale (nicht mutierte) Fliegen verfüttert und festgestellt, dass 3OH-K stressinduzierte Netzhautschäden verstärkt, während KYNA die Netzhaut vor stressbedingten Schäden schützt. Dies bedeutet, dass die Gesundheit der Netzhaut unter bestimmten Bedingungen verbessert werden kann, indem das Verhältnis der Metaboliten des Kynurenin-Stoffwechselwegs verändert wird.

Darüber hinaus konnten die Forscher durch die Ausrichtung auf diese vier Gene und damit auf vier verschiedene Schritte des Signalwegs zeigen, dass nicht nur die Akkumulation von 3OH-K als solches, sondern auch seine Lokalisierung in der Zelle und damit seine Verfügbarkeit in anderen Reaktionen, ist wichtig für die Gesundheit der Netzhaut.

„Diese Arbeit zeigt, dass der Kynurenin-Weg nicht nur für die Pigmentbildung wichtig ist, sondern dass der Spiegel einzelner Metaboliten eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Netzhautgesundheit spielt“, erklärt Elisabeth Knust, die die Studie betreute. Sie schlussfolgert: „In Zukunft sollten das Verhältnis verschiedener Metaboliten und die spezifischen Orte ihrer Akkumulation und Aktivität in therapeutischen Strategien für Krankheiten mit beeinträchtigter Funktion des Kynurenin-Signalwegs berücksichtigt werden, die unter verschiedenen Bedingungen beobachtet werden. neurodegenerative.