所有細(xì)胞都有表面膜，這種膜在人體眼睛的光敏細(xì)胞中尤為重要。在你眼中是數(shù)以百萬計的光感受器 - 神經(jīng)細(xì)胞捕捉光線，形成你周圍世界的圖像。這些神經(jīng)細(xì)胞的表面膜上充滿了視紫紅質(zhì)，一種檢測光的蛋白質(zhì)。這些是眼睛的光敏膜，它吸收光線以觸發(fā)引起視覺感覺的神經(jīng)。

一旦被光觸發(fā)，表面膜上的視紫紅質(zhì)分子必須“重置”以再次感測光，這是在細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的過程。這需要將視紫紅質(zhì)移入細(xì)胞并“重置”視紫紅質(zhì)再循環(huán)回到表面上。因此，為了正常工作，這些電池中的光敏膜經(jīng)歷不斷循環(huán)以恢復(fù)它們攜帶的光檢測器。

來自班加羅爾國家生物科學(xué)中心(NCBS)和英國Babraham研究所的科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)了一種對于適當(dāng)?shù)哪せ厥罩陵P(guān)重要的關(guān)鍵因素。研究人員利用果蠅眼的光敏膜作為模型系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)磷脂酶D或PLD酶是膜回收維持正常視力所必需的。

視紫紅質(zhì)分子的重置開始于稱為內(nèi)吞作用的過程，其中細(xì)胞將其表面膜的一部分夾到稱為內(nèi)體的結(jié)構(gòu)中。這些內(nèi)體中的視紫紅質(zhì)最終再循環(huán)回細(xì)胞表面，用于進(jìn)一步的光檢測事件。由于感光器的靈敏度取決于它在其表面上有多少視紫紅質(zhì)分子，因此這些細(xì)胞中的膜更新對于保持正常視力至關(guān)重要。

“您可以將內(nèi)吞作用和膜再循環(huán)視為膜轉(zhuǎn)換過程的兩個臂，”NCBS的Raghu Padinjat說。“兩者之間需要保持平衡，否則膜的大小會縮小 - 這種情況可能導(dǎo)致眼睛視網(wǎng)膜變性。這實際上可見于遺傳性遺傳病，一種名為Best的黃斑變性的罕見疾病。 ，“他補充說。

然而，內(nèi)吞作用與維持光敏表面膜的最終回收過程之間的聯(lián)系目前尚不清楚 - 直到現(xiàn)在。來自NCBS的Padinjat實驗室和英國Babraham研究所的一項合作研究發(fā)現(xiàn)，一種名為Phospholipase D或PLD的著名酶在將內(nèi)吞作用與膜回收聯(lián)系起來中起著重要作用。

利用果蠅感光細(xì)胞作為模型系統(tǒng)，研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這些細(xì)胞暴露在光線下時，PLD開啟，其活性對于內(nèi)吞作用與視紫紅質(zhì)再循環(huán)回細(xì)胞表面至關(guān)重要。

在其光感受器中缺乏PLD的突變果蠅中，內(nèi)吞作用過程與膜再循環(huán)無關(guān)。當(dāng)連續(xù)暴露于光線時，突變體蒼蠅中光感受器的細(xì)胞表面逐漸收縮，視紫紅質(zhì)水平降低，使其對光的敏感性逐漸降低。沒有PLD活動，視網(wǎng)膜逐漸退化，突變果蠅失明。

Padinjat的團(tuán)隊選擇使用果蠅眼作為模型系統(tǒng)，因為它具有許多研究膜周轉(zhuǎn)的理想特征。這是因為果蠅光感受器的光敏部分高度膨脹，形成一種叫做彈狀體的結(jié)構(gòu)。當(dāng)暴露在光線下時，可以通過電子顯微鏡清楚地觀察到該膜尺寸的變化。此外，由于系統(tǒng)的遺傳易處理性，研究人員能夠清楚地將PLD鑒定為調(diào)節(jié)膜轉(zhuǎn)換的必要成分。

“PLD酶將一種叫做磷脂酰膽堿的分子轉(zhuǎn)化為磷脂酸或PA，這與膜轉(zhuǎn)換有關(guān)。但PA也是由其他酶產(chǎn)生的，我們的研究最終表明PA調(diào)節(jié)膜轉(zhuǎn)換是由PLD產(chǎn)生的，”來自Padijat小組的研究員Rajan Thakur和eLife雜志上的一篇出版物的主要作者報告了這些結(jié)果。

盡管在膜轉(zhuǎn)換過程中確定了一個關(guān)鍵參與者，但Padinjat的團(tuán)隊認(rèn)為需要更多的差距才能理解這一現(xiàn)象。例如，該工作表明光感受器中的PLD活動是光激活的，但是如何發(fā)生這種情況仍然沒有得到解決。

“光感受器，視紫紅質(zhì)在膜表面，當(dāng)細(xì)胞表面被照射時可以檢測到光。但PLD，也是光激活的，在細(xì)胞內(nèi)的某個地方。那么如何傳達(dá)感知光的信息PLD讓它被激活?“ 塔庫爾問道。“我們還需要填寫關(guān)于PA如何影響膜回收和周轉(zhuǎn)過程的空白。我們的發(fā)現(xiàn)在膜周轉(zhuǎn)過程中提出了更多的問題，”他補充道。

但是這項研究的結(jié)果并不僅限于眼睛的光敏膜中的膜更新。膜轉(zhuǎn)換是維持細(xì)胞表面積的關(guān)鍵機制。在具有擴(kuò)張的細(xì)胞表面的細(xì)胞中，例如襯在肺部氣道或腸道的營養(yǎng)吸收細(xì)胞中的細(xì)胞表面，保持細(xì)胞表面積對于它們的正常功能是必不可少的。即使是細(xì)胞遷移等過程也會產(chǎn)生廣泛的內(nèi)吞作用和必須嚴(yán)格監(jiān)管的膜回收事件。

“因此，無論細(xì)胞類型是什么，都需要有內(nèi)吞作用與細(xì)胞膜再循環(huán)相結(jié)合的機制，”Padinjat說。“這就是我們工作的重要性 - 我們定義了細(xì)胞膜大小受到調(diào)節(jié)的機制，”他補充道。