블로그

Aug 01, 2023

눈 안에서 일어나는 양자 화학이 시력 손실을 예방합니다 : ScienceAlert

모든 색상, 모든 플래시, 모든 태양광선은 감광성 렌즈에 큰 타격을 줍니다.

모든 색상, 모든 플래시, 모든 태양광선은 우리 눈 뒤쪽의 빛에 민감한 조직에 큰 피해를 주며, 우리가 볼 수 있게 해주는 바로 그 세포를 손상시킬 위험이 있는 독성 물질을 생성합니다.

고맙게도 우리의 머리카락, 피부, 눈을 어둡게 만드는 색소는 청소 팀처럼 달빛을 받아 해로운 덩어리로 쌓이기 전에 위험한 화합물을 제거합니다.

독일 튀빙겐 대학교와 예일 대학교 연구진의 조사에 따르면 제거 과정은 생화학 분야에서 양자와 유사한 행동의 이상한 기이함에 의존하는 다소 특이한 것으로 나타났습니다.

우리 안구 안쪽 표면의 뒷벽에는 망막이라고 불리는 빛 반응 세포로 이루어진 뭉툭한 깔개가 깔려 있습니다. 이 카펫의 모든 섬유는 빛의 광자를 포착하는 중요한 물질을 포함하는 팬케이크 모양의 디스크 더미로 채워져 있으며, 뇌가 시각으로 해석하는 신경 자극을 일으키는 일련의 반응을 시작합니다.

이 전환 과정의 첫 번째 단계는 놀라울 정도로 위험한 단계입니다. 레티날이라고 불리는 이 물질은 세포의 기능을 방해하는 형태로 변형되어 사실상 독소가 됩니다.

Evolution은 뒤틀린 형태의 레티날을 안전하고 실용적인 형태로 되돌리는 효소를 제공함으로써 이러한 불편함을 대비해 우리를 준비시켰습니다. 더욱이 눈은 디스크 더미를 끊임없이 재활용하여 한쪽 끝에서 분해되고 다른 쪽 끝에서 새로운 감광 패키지를 제자리로 섞습니다.

이 프로세스는 효율적이지만 완벽함과는 거리가 멀습니다. 스타가르트병(Stargardt disease)이라는 희귀 질환을 앓고 있는 사람들의 경우, 단일 결핍 효소로 인해 독성 물질이 축적되어 망막의 초점 영역에서 선명한 시력을 상실하게 됩니다.

가능한 한 효율적으로 작업을 수행하는 기능적 효소 세트를 가진 개인의 경우에도 분해 과정의 공백으로 인해 리포푸신이라는 또 다른 잠재적으로 위험한 화합물이 축적되어 위험한 덩어리로 축적될 위험이 있습니다.

다시 말하면, 진화에는 분명히 어두운 색소인 멜라닌의 형태로 답이 있는데, 이는 노인들의 망막에 있는 리포푸신 과립과 결합하는 것으로 나타났습니다.

"멜라닌이 다양한 생물학 문제에 대한 자연의 해결책인 것처럼 보이기 시작했습니다"라고 Yale 치료 방사선학자인 Douglas E. Brash는 말합니다.

멜라닌의 효과는 나이가 들수록 약해질 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 집합체는 조직을 악화시킬 수 있으며, 이번에는 훨씬 더 일반적인 형태의 시력 장애인 연령 관련 황반 변성(AMD)으로 이어질 수 있습니다.

연구 그룹의 다른 구성원에 의한 이전 연구는 리포푸신을 제거하는 색소의 역할을 뒷받침하지만, 분해 이면의 메커니즘은 미스터리로 남아 있습니다.

라디칼이라고 불리는 반응성이 높은 산소 형태를 생성하는 시약이 도입된 후 리포푸신이 분해된다는 연구 결과에서 단서를 찾을 수 있습니다.

멜라닌의 전자 자체는 그러한 작업을 수행할 만큼 충분히 높은 에너지 상태에 있지 않으며, 상대적으로 접지된 상태를 유지하는 양자 물리학 법칙에 의해 차단됩니다.

그러나 다소 흥미로운 허점이 있습니다. 화학 여기(chemexcitation)라고 불리는 이 기술은 일반적으로 방지할 수 있는 수준 이상으로 전자를 증폭시켜 멜라닌이 약간 흥분되어 필요한 경우 산소 라디칼을 생성할 수 있도록 하는 방식으로 결합하는 추가 물질의 양자 미세 인쇄를 포함합니다.

"이러한 양자 화학 반응은 멜라닌 전자를 높은 에너지 상태로 자극하고 스핀을 뒤집어 나중에 특이한 화학을 가능하게 합니다."라고 Brash는 말합니다.

이 과정 자체는 생물학에서 알려지지 않았지만 일반적으로 전자가 비명을 지르며 다시 내려오면 빛을 생성할 수 있을 만큼 높이 전자를 차는 방법으로 예약되어 있습니다. 생물발광은 제쳐두고, 멜라닌과 관련된 경로를 포함한 다른 경로에서의 역할은 이제 막 이해되고 있습니다.

Brash와 그의 동료들은 고해상도 전자 현미경, 유전학 및 약리학을 결합하여 멜라닌과 리포푸신 과립의 기원을 추적하고 위험한 화합물을 제거하는 경로에서 멜라닌의 위치를 ​​입증했습니다. 또한 멜라닌이 양자 강화 상태를 사용하여 분해된다는 사실도 보여주었습니다. 리포푸신.