연구자들은 비타민 A 유도체가 인간이 광범위한 색상을 인지할 수 있게 해주는 독특한 세포를 생성하는 과정을 밝히기 위해 실험실 환경에서 인간의 망막을 성장시켰습니다. 개, 고양이, 기타 포유류에는 이러한 시각 능력이 없습니다.
"이러한 망막 유기체를 통해 우리는 처음으로 매우 인간 특유의 특성을 연구할 수 있게 되었습니다."라고 생물학 부교수인 저자 Robert Johnston이 말했습니다. "그것은 우리를 인간으로 만드는 것과 우리를 독특하게 만드는 것이 무엇인지에 대한 중요한 질문입니다."
"PLOS Biology"에 발표된 연구 결과는 색맹, 연령 관련 시력 상실 및 광수용 세포와 관련된 기타 질병에 대한 사람들의 이해를 심화시킵니다. 그들은 또한 유전자가 인간의 망막에 특정 색각 세포를 만들도록 지시하는 방법을 보여줍니다. 과학자들은 이 과정이 갑상선 호르몬에 의해 제어된다고 믿습니다.
연구팀은 유기체의 세포 특성을 조정함으로써 레티노산이라는 분자가 원뿔이 특히 빨간색 또는 녹색 빛을 감지하는지 여부를 결정한다는 사실을 발견했습니다. 정상적인 시력을 가진 인간과 밀접하게 관련된 영장류만이 적색 센서를 발달시킵니다.
수십 년 동안 과학자들은 세포가 녹색 또는 빨간색 파장을 감지하기 위해 무질서하게 작동하는 동전 뒤집기 같은 메커니즘을 통해 빨간색 원뿔이 형성된다고 생각했습니다. Johnston 팀의 최근 연구에서는 이 프로세스가 갑상선 호르몬 수준에 의해 제어될 수 있다고 제안했습니다. 그러나 새로운 연구에 따르면 빨간색 원뿔은 눈의 레티노산에 의해 조율되는 특정 일련의 사건을 통해 형성됩니다.
연구팀은 유기체의 초기 발달 과정에서 레티노산의 수준이 높을수록 녹색 원뿔의 비율이 높아진다는 사실을 발견했습니다. 마찬가지로, 낮은 농도의 레티노산은 나중에 발달 과정에서 빨간색 원뿔을 생성하도록 망막의 유전적 지시를 변경합니다.
"여기에는 여전히 임의성이 있을 수 있지만 우리가 발견한 가장 큰 발견은 레티노산이 개발 초기에 생성된다는 것입니다. 이 시기는 이러한 원뿔이 어떻게 생성되는지 배우고 이해하는 데 정말 중요합니다."라고 Johnston은 말했습니다.
녹색 원뿔은 빛을 감지하여 사람이 보는 색을 뇌에 알려주는 옵신이라는 단백질을 제외하고는 빨간색 원뿔과 매우 유사합니다. 각 센서의 유전자는 96% 동일하지만 다양한 옵신이 원뿔이 녹색 또는 빨간색 센서가 될지 여부를 결정합니다. 획기적인 기술을 사용하여 팀은 유기체의 미묘한 유전적 차이를 발견하고 200일 동안 원뿔 비율의 변화를 추적했습니다.
"우리는 유기체의 녹색 세포와 적혈구 수를 조절할 수 있기 때문에 세포 풀을 더 푸르거나 더 붉게 만들 수 있습니다. 이는 레티노산이 유전자에 어떻게 작용하는지 이해하는 데 중요한 의미를 갖습니다."라고 Johnston 연구실의 박사 과정 학생이자 현재 Duke University에 있는 저자 Sarah Hadyniak은 말했습니다.
연구자들은 또한 성인 700명의 망막에서 이들 세포의 다양한 비율을 매핑했습니다. Hardiniak은 인간의 녹색 원뿔과 빨간색 원뿔의 비율이 어떻게 변하는 지 관찰한 것이 새로운 연구의 가장 놀라운 발견 중 하나라고 말했습니다.
과학자들은 사람의 시력에 영향을 주지 않으면서 왜 녹색 원뿔과 빨간색 원뿔의 비율이 그토록 다양할 수 있는지 아직 완전히 이해하지 못하고 있습니다. 만약 이 세포들이 인간의 팔 길이를 결정한다면, 비율이 다르면 팔 길이에 "놀라운 차이"가 생길 것이라고 Johnston은 말했습니다.
망막 중심 근처의 광수용체 세포의 손실을 유발하는 황반변성과 같은 질병을 이해하기 위해 연구자들은 다른 존스 홉킨스 연구소와 협력하고 있습니다. 목표는 원뿔과 다른 세포가 신경계와 어떻게 소통하는지에 대한 이해를 심화시키는 것입니다.
“미래의 희망은 사람들이 이러한 시력 문제를 해결하도록 돕는 것입니다.”라고 Johnston은 말했습니다. "그곳에 도달하는 데는 시간이 좀 걸릴 것입니다. 그러나 우리가 이러한 다양한 유형의 세포를 만들 수 있다는 것을 아는 것만으로도 매우 유망합니다."
컴파일된 소스: ScitechDaily