Effects of selected retinoids on structural properties of photoreceptor membranes

Błony fotoreceptorów mają unikalny skład lipidowy, a ze względu na różnice w zawartości wielonienasyconych kwasów tłuszczowych i cholesterolu dzieli się je na trzy typy: błonę plazmatyczną oraz błony młodych i starych dysków. Błony dysków zawierają dużą ilość wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, w tym najbardziej nienasycony kwas tłuszczowy w przyrodzie, kwas dokozaheksaenowy (22:6, -3), a także są wzbogacone w fosfatydyloetanoloaminy w porównaniu do błony plazmatycznej. All-trans retinal, fotoreaktywny produkt blaknięcia pigmentu wzrokowego, przejściowo gromadzi się w tych błonach, a jego stężenie może osiągnąć poziom fototoksyczny. Dotychczas jednak nie zbadano jeszcze wpływu all-trans retinalu na właściwości strukturalne błon, w których się gromadzi. W niniejszej pracy skupiono się właśnie na tym problemie.Przy wykorzystaniu syntetycznych lipidów przygotowano liposomowe modele trzech typów błon fotoreceptorów o składzie zbliżonym do błon naturalnych, a także uproszczone modele błon niezawierających fosfatydyloetanolaminy. Za pomocą spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego i techniki znakowania spinowego analizowano parametry strukturalne badanych błon takie jak polarność i płynność w obecności i pod nieobecność all-trans retinalu Dla porównania wykonano pomiary także w obecności innych wybranych retinoidów: 11-cis retinalu i all-trans retinolu.Photoreceptor membranes have a unique lipid composition, and due to differences in polyunsaturated fatty acids and cholesterol content, they are divided into three types: plasma membrane and young and old disk membranes. Disk membranes contain a large amount of polyunsaturated fatty acids, including the most unsaturated fatty acid in nature, docosahexaenoic acid (22:6, -3), and are enriched in phosphatidylethanolamines compared to the plasma membrane. All-trans retinal, a photoreactive product of visual pigment fading, transiently accumulates in these membranes, and its concentration can reach phototoxic levels. To date, however, the effect of all-trans retinal on the structural properties of the membranes in which it accumulates has yet to be studied. The present study focuses on this very problem.Using synthetic lipids, liposome models of three types of photoreceptor membranes with compositions similar to those of natural membranes were prepared, as well as simplified models of membranes containing no phosphatidylethanolamine. Using electron paramagnetic resonance spectroscopy and spin labeling techniques, structural parameters of the studied membranes such as polarity and fluidity were analyzed in the presence and absence of all-trans retinal For comparison, measurements were also made in the presence of other selected retinoids: 11-cis retinal and all-trans retinol