Примерно 1 из 40 000 человек по всему миру страдает альбинизмом 2 типа. Эти люди имеют светлые волосы и кожу, у них проблемы со зрением и снижена защита от солнечных лучей, что может вызывать рак кожи или глаз. Ученые знают, что альбинизм связан с мутациями в генах, которые производят белок OCA2, но они не поняли, как мутации приводят к дефициту меланина.
В новом исследовании команда под руководством биологов Николая Беллоно (Nicholas Bellono) и Елены Оенкей (Elena Oancea) показывают, что белок необходим для нормального функционирования ионных каналов в меланосомной органелле, где меланин прогрессирует и хранится. Ионный канал позволяет электрически заряженным молекулам хлорида поступать в меланосомы. Когда меланосомам не хватает OCA2 или они содержат OCA2 с мутацией альбинизма, поток хлорида останавливается, и меланосомы становятся не в состоянии производить меланин, возможно, потому что его кислотность остается слишком высокой. Это открытие может привести к новым идеям лечения альбинизма.
Это первое исследование, которое показало, что ионные каналы играют важную роль в функционировании меланосомов. Раньше это не было известно, потому что меланосомы слишком малы, чтобы измерить их электрические свойства.
«Я думаю, что мы сделали большой шаг вперед, потому что мы не только исследовали функции белка, который влияет на пигментацию, но мы узнали, как меланосомы работают», – сказал Беллоно.
Поскольку меланосомы очень малы, ученые начали их исследование с белка OCA2 и его мутантных форм в органелле меланосомы, таких как endolysosome. В экспериментах они измеряли ток, связанный с прохождением ионов хлора. Они также использовали эндолизосомы чтобы определить, как OCA2 мутация V443I влияет на ионный канал. Эти мутации уменьшали ионный ток на 85 % по сравнению с обычным белком.
В другом эксперименте исследователи показали, что экспрессия нормальной OCA2 в эндолизосомах, являющаяся кислыми органеллами, уменьшает кислотность, которая необходима в меланосомах для белка тирозиназы, чтобы вызвать производство меланина.
Но чтобы понять роль OCA2 и мутации V443I при альбинизме, исследователи должны рассмотреть меланосомы. Соавтор Майкл Маркс (Michael Marks) из университета Пенсильвании ознакомил их с мутантными клетками кожи мыши, которые содержали большие меланосомы. Эксперименты с большими меланосомами подтвердили роль мутации V443I в остановке потока хлорида в ионных каналах. Ученые обнаружили, что меланосомы без OCA2 производят меньше тока и гораздо меньше меланина. Когда они добавили OCA2, то обнаружили, что только нормальный белок OCA2 может восстановить производство меланина.
Они сделали еще один эксперимент, чтобы убедиться, что меланин сам не отвечает за ток хлорида.
«Деятельность OCA2 модулирует содержание меланина в меланосомах и регулирует в органелле рН», – считают исследователи.
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Bellono, Nicholas W; Escobar, Iliana E; Lefkovith, Ariel J; Marks, Michael S; Oancea, Elena (2014) An intracellular anion channel critical for pigmentation // eLife – vol. 3 – p. e04543
