Молекулярная физиология зрения в норме и при патологииНИР

Molecular physiology of vision in norm and at a pathology

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Молекулярная физиология зрения в норме и при патологии
Результаты этапа: 1) Исследование зрительных и микробиальных родопсинов. Получены новые данные, касающиеся фотохимических свойств нового ретиналь-содержащего белка Exiguobacterium sibiricum. Сравнительный анализ с другим микробиальным родопсином, бактериородопсином, свидетельствует об уникальной структуре хромофорного центра в микробиальных родопсинах, который практически не изменился в ходе эволюции. 2) Сравнительное исследование механизмов фото- и темновой регенерации зрительных пигментов в глазах креветок морской и озерной популяций Mysis relicta. Получены данные, позволяющие предположить, что основным путем регенерации зрительного пигмента у исследуемых креветок является темновая регенерация, т.е. синтез новых молекул родопсина в фоторецепторных клетках. 3) Флуорофоры липофусциновых гранул (ЛГ) ретинального пигментного эпителия (РПЭ) и развитие неинвазивного метода аутофлуоресценции глазного дна для диагностики старческих изменений и дегенеративных заболеваний сетчатки. Получены флуоресцентные характеристики группы неокисленных бисретиноидов и группы продуктов фотоокисления и фотодеградации бисретиноидов. Обнаруженное в ЛГ образование карбонильных продуктов окисления бисретиноидов, проявляющих гидрофильные и амфифильные свойства, и их высвобождение из ЛГ в цитоплазматическую часть клетки РПЭ может иметь огромное значение в патогенезе многих, в том числе старческих, патологий глаза, при которых имеет место аккумуляция ЛГ в клетках РПЭ. 4) Исследование действия ионизирующего излучения на сетчатку и РПЭ глаза. Продолжено изучение влияния ионизирующего излучения на сетчатку и РПЭ глаза мыши. Показано, что радиационное воздействие вызывает в структурах глаза – сетчатке и РПЭ – окисление ретиноидов, которое регистрируется по изменению спектров их флуоресценции. Обнаруженное явление может позволить, используя диагностический метод регистрации аутофлуоресценции глазного дна, неинвазивно оценить уровень радиационного воздействия как на глаз, так и на весь организм непосредственно после воздействия ионизирующего излучения. Возможно также прогнозировать отдалённый результат радиационного воздействия – развитие возрастной макулярной дегенерации сетчатки. 5) Оптогенетика и протезирование дегенеративной сетчатки. Созданы экспрессионные векторы, несущие гены катионных (ChR2) и анионных (ACR2) канальных родопсинов вместе с кодирующими последовательностями экспортных и "нацеливающих" мотивов, обеспечивающих направленную субклеточную локализацию встраиваемых опсинов, необходимую для протезирования ON-OFF рецептивного поля ганглиозных клеток дегенеративной сетчатки глаза.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Молекулярная физиология зрения в норме и при патологии
Результаты этапа: 1. Показано цитотоксическое действие окисленных форм бисретиноидов на клеточную культуру ARPE-19 при темновой адаптации. Следовательно, можно заключить, что продукты окисления бисретиноидов оказывают повреждающее действие на клетки РПЭ в темноте и могут рассматриваться как усугубляющий фактор прогрессирования ВМД. 2. Радиационное воздействие вызывает в структурах глаза, сетчатке и ретинальном пигментном эпителии, окисление ретиноидов, аналогично фотоокислению. Обнаруженное явление может позволить, используя диагностический метод регистрации аутофлуоресценции глазного дна, неинвазивно оценить уровень радиационного воздействия как на глаз, так и на весь организм непосредственно после воздействия ионизирующего излучения. Возможно также прогнозировать отдалённый результат радиационного воздействия – развитие возрастной макулярной дегенерации сетчатки. 3. Сравнение двух микробиальных белков – светоактивируемых катионных каналов: классического канального родопсина-2 из Chlamydomonas reinhardtii (CrChR2) и недавно описанного канального родопсина, выделенного из водоросли Platymonas subcordiformis (PsChR2) показало, что канальный родопсин PsChR2 и по своим частотным характеристикам, и по возможности его активирования коротковолновым (синим, 470 нм) светом может рассматриваться как перспективный оптогенетический инструмент для протезирование дегенеративной сетчатки.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Молекулярная физиология зрения в норме и при патологии
Результаты этапа: 1. Исследование флуорофоров (бисретиноидов) липофусциновых гранул из клеток ретинального пигментного эпителия (РПЭ) глаза человека. На модельной системе культуры клеток АРПЭ-19 показано, что цитотоксическое действие окисленных форм бисретиноидов липофусциновых гранул на клетку РПЭ может инициировать в ней процесс апоптоза как по митохондриальному, так и по каспазному пути. При этом цитотоксический эффект имеет пролонгированный характер. Можно заключить, что продукты окисления бисретиноидов оказывают повреждающее действие на клетки РПЭ в темноте и могут рассматриваться как усугубляющий фактор прогрессирования ВМД. Показана возможность снижения уровня цитотоксического воздействия окисленных форм бисретиноидов липофусциновых гранул на РПЭ путем доставки каротиноидов в клетки РПЭ при помощи каротиноид-связывающего белка. Получены результаты исследования изменения химического профиля бисретиноидов и продуктов их фотоокисления в нативных и облученных видимым светом липофусциновых гранулах из клеток РПЭ при помощи метода времяпролетной масс-спектрометрии вторичных ионов (TоF-SIMS). Результаты исследований позволяют заключить, что содержащиеся в липофусциновых гранулах карбонильные соединения образуются не только за счет перекисного окисления липидов, но и за счет окисления самих бисретиноидов. Действие ионизирующего излучения вызывает окисление ретиноидов в сетчатке и РПЭ глаза мыши аналогично фотоокислению. Показано, что как ионизирующее излучение, так и видимый свет высокой интенсивности характеризуются пролонгированным эффектом. Обнаруженное явление может позволить, используя диагностический метод регистрации аутофлуоресценции глазного дна, неинвазивно оценивать уровень радиационного воздействия как на глаз, так и на весь организм непосредственно после воздействия ионизирующего излучения. Возможно также прогнозировать отдалённый результат радиационного воздействия – развитие ВМД. 2. Исследование динамики фотохимической реакции ретиналь-содержащего белка Exiguobacterium sibiricum в фемто- и пикосекундном диапазоне времен показало, что скорость и эффективность реакции зависит от рН среды. При более высоких рН реакция протекает значительно быстрее и эффективнее. Это подтверждает важную роль степени протонирования противоиона хромофорной группы в фотоактивируемых процессах родопсинов, в том числе как светоактивируемых «инструментов» для оптогенетических технологий.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Молекулярная физиология зрения в норме и при патологии
Результаты этапа: Впервые получены результаты исследования действия ионизирующего излучения (ускоренных протонов) на липофусциновые гранулы из ретинального пигментного эпителия кадаверных глаз человека. Сравнительный флуоресцентный и ВЭЖХ анализ бисретиноидов и продуктов их окисления показал, что действие ионизирующего излучения вызывает окисление бисретиноидов в липофусциновых гранулах аналогично фотоокислению. Обнаруженное явление может позволить, используя предложенный нами ранее спектральный анализ аутофлуоресценции глазного дна, неинвазивно оценивать уровень радиационного воздействия как на глаз, так и на весь организм непосредственно после воздействия ионизирующего излучения. Возможно также прогнозировать отдалённый результат радиационного воздействия – развитие возрастной макулярной дегенерации сетчатки. Получены новые данные, касающиеся динамики фотохимической реакции ретиналь-содержащего белка Exiguobacterium sibiricum в фемто- и пикосекундном диапазоне времен в зависимости от рН. Показано, что скорость и эффективность реакции зависит от рН среды. При рН 9.5 реакция протекает значительно быстрее и эффективнее, чем при более низких рН. Это подтверждает важную роль степени протонирования противоиона хромофорной группы в фотоактивируемых процессах родопсинов. Получены новые данные о сверхбыстрой динамике обратной фотореакции бактериородопсина Halobacterium salinarum, инициированной в раннем пикосекундном временно́м диапазоне. Изучение обратных фотореакций бактериородопсина из первичных промежуточных состояний, в частности из продукта фотоцикла K590, может дать новые знания о сверхбыстрой фотоизомеризации ретинальных хромофоров в сходном белковом окружении. Получены результаты исследования белково-опосредованной доставки каротиноидов в клетки ретинального пигментного эпителия и сетчатки для их защиты от активных форм кислорода. Показана возможность снижения уровня цитотоксического воздействия окисленных форм бисретиноидов липофусциновых гранул на клетки ретинального пигментного эпителия путем доставки каротиноидов в клетки РПЭ при помощи каротиноид-связывающего белка AstaP.
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Молекулярная физиология зрения в норме и при патологии
Результаты этапа:
6 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Молекулярная физиология зрения в норме и при патологии
Результаты этапа:
7 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. Молекулярная физиология зрения в норме и при патологии
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".