Опсины

См. также: Опсины (версия Миг)

Биохимия

Молекулярное моделирование белка (Связи пептида с лейтином и треонином)

Биология + Химия Разделы химиии Аналитическая химия · Органическая химия · Неорганическая химия · Физическая химия · Химия полимеров Биохимия · Супрамолекулярная химия · Материаловедение · Химия окружающей среды · Экологическая химия · Фармация ·Термохимия · Электрохимия · Ядерная химия ·Вычислительная химия Разделы биологии Анатомия · Математическая биология · Биологическая систематика · Биология океана · Биология развития · Биология человека]] · Биофизика · Биохимия · Ботаника · Вирусология · Возникновение жизни · Генетика · Геномика · Гидробиология · Гистология · Зоология · Космическая биология · Микология · Микробиология · Молекулярная биология · Палеонтология · Паразитология · Патология · Протистология · Физиология · Цитология · Эволюционная биология · Экология Основные группы биохимических молекул Пептиды · Белки (например, Опсины) · Углеводы · Нуклеотиды · Нуклеиновые кислоты · Липиды · Терпены · Каротиноиды · Стероиды · Флавоноиды · Алкалоиды · Гликозиды

Трехмерная структура бычьего родопсина. Семь трансмембранных доменов показаны разными цветами. Хромофор показан красным цветом.

Опсины (белки фотосинтеза и зрительные пигменты) — группа рецепторных белков семейства ретинолидов с молекулярной массой 35-55 кДа, связанных с мембраной G-протеинов (G protein-coupled). Обнаружены в мембране галобактерий, светочувствительных фоторецепторных клетках беспозвоночных и позвоночных животных (сетчатка), фотосинтезирующих организмах, в светочувствительном пигменте меланофоров кожи земноводных, радужке лягушки и т.д.

Опсины играют важную роль в зрительном, обонятельном и вомероназальном восприятии у животных.

Пять групп опсинов вовлечены в зрительный процесс, обеспечивая трансформацию сигнала от фотона — к электрохимическому нервному импульсу (первый шаг в процессе зрительной трансдукции). В сетчатке млекопитающих найдены и другие опсины, например меланопсин (пигмент клеток-меланофоров). В форме бактериородопсина опсины обнаружены в бактериях (эволюция опсинов).

Общие сведения

Опсины — «змеевидные» белки, связаные с G-белками, имеют сходную, семидоменную структуру. Они выделены и исследованы у многих позвоночных и беспозвоночных животных. Опсины принадлежат к большому надсемейству эволюционно родственных белков, и включают зрительные, обонятельные рецепторные белки, а также большое количество синаптических рецепторных молекул.

Пять групп опсинов принимают участие в процессе зрительного восприятия, превращении света в электрохимический сигнал, и являются первым этапом в каскаде зрительной фототрансдукции. В целом эти опсины можно разделить на две группы:

• Род-опсины (от Rod — палочка);
• Кон-опсины (от Con — колбочка);

Меланопсин

Рис.2.

Меланопсин — представитель другой группы опсинов, обнаруженный в сетчатке млекопитающих.

• Рис. 2. Melanopsin ген. (a) Выведена последовательность аминокислоты и предсказана вторичная структура меланопсина. Заштрихованная область указывает трансмембранные области. (b) Филогенетическое дерево, сравнивающее меланопсин с представительными опсинами (opsins) позвоночных и нехарактерных разновидностей (L, чувствительных к "длинной длине волны" opsin; M1, сине-подобная — "средняя длина волны" opsin; M2, зелено-подобная — "средняя длина волны" opsin; P, шишковидныйopsin; Rh, rhodopsin; S, "короткая длина волны", чувствительны все клетки от цыпленка; VA, позвоночное животное, древнее opsin-от Атлантический лосось). (c) Hydropathy анализ для вторичного предсказания структуры. Приспособленный от Provencio и др. 1998.

Первоначально клонированный от лягушки кожный хроматофор, melanopsin ген (OPN4) имеется orthologs у многих млекопитающих разновидностях, включая мышей, обезьян, и людей (Provencio, Родригес и др. 2000). Анализ гидрофобной последовательности аминокислоты melanospin предсказывает, что 7-трансмембранная структура, обычная во всех Белках-G , которая объединила рецепторы (рис. 2a, 2c) (Provencio, Jiang и др. 1998). Мкланопсин универсален, он больше похож на беспозвоночный rhabdomeric opsins (r-opsins), чем ресничный opsins разновидностей позвоночных (c-opsins), при чём он больше, в качестве меланопсина может сигнализировать о свете посредством различных механизмов, чем используемые позвоночными палочками и колбочками фотопигменты (рис. 2b) (Provencio, Jiang и др. 1998).

Опсины и фоторецепторы

Рис.1.

Формирование оптического изображение в процессе зрения у позвоночных животных связано с работой находящихся в сетчатке глаза колбочек (cone) и палочек (rod). Палочки продолжают работать и при очень слабых уровнях освещения (т. н. сумеречное зрение). Они чрезвычайно чувствительны и могут выдать сигнал даже при поглощении одиночных фотонов. Колбочки менее чувствительны свету, чем палочки. Они участвуют в цветном зрении при достаточно ярком (дневном) свете (иллюстрация 1).

• Рис. 1. Светлопольные изображения фоторецепторов (палочки и колбочки), выделенных из сетчатки саламандры.

В последние десятилетия получены новые результаты при исследовании процессов фототрансдукции. С конца 1970-х гг. использовались экспериментальные методы введения тонкого электрода в сетчатку, для записи потенциалов (Baylor и др., 1979a). Фоторецепторы земноводных млекопитающих (включая приматов) могут быть исследованы этим методом. Бычья сетчатка, была частым объектом в этих исследованиях, благодаря изобилию доступной ткани. Позже более популярной моделью для исследования с использованием появившихся генных методов стала мышь. В сочетании с электрофизиологическими методами, опыты на мышах с определённым геномом, дают результаты для попыток объяснения функции ключевых белков в фототрансдукции, в естественных условиях. (Таблица 1, рис. 2,3).

Таблица 1. Список основных белков, вовлеченных в фототрансдукцию в палочках и колбочках у мышей, в т.ч. тех, которые были утеряны, или мутировали. Не все генетические линии мышей перечислены, перечислены только самые существенные фенотипы. Аррестин4 также называют колбочковым аррестином, (X-arrestin) (Gurevich и Gurevich, 2006; Никонов и др., 2008) Экспрессия RGS9-1 была достигнута экспрессией R9AP, которая привела к экспрессии всех трех компонентов комплекса, RGS9-1, G_5-L и R9AP.

Аррестин — белок сетчатки, контролирующий светочувствительность родопсина путем связывания с ним; в геноме человека ген, кодирующий аррестин, локализован на участке q24-37 хромосомы 2.

Опсины и зрительные пигменты

Опсины и другие зрительные пигменты, найдены в клетках фоторецепторов сетчатки глаза. Опсин образован в виде связки из семи трансмембранных альфа-спиралей, связанных шестью петлями. В клетках палочек молекулы опсинов (род-опсинов) вложены в мембраны дисков, которые размещаются полностью в клетке. «Голова» N-конечной-остановки молекулы простирается внутрь диска, а «хвост» с C-радикалом простирается в цитоплазме клетки. В клетках колбочки (c кон-опсинами) диски определены плазменной мембраной клетки так, что голова N-конечной-остановки простирается вне клетки. Опсины сетчатки глаза ковалентно связаны с лизином на трансмембранной спирали, самой близкой C-конечной-остановки белка через Шиффовы основания. Формирование изменений Шиффова основания вовлекает удаление атома кислорода от относящегося к сетчатке глаза и двух водородных атомов от свободной группы аминокислоты лизина, давая H2O. Ретинилиден — двухосновная группа, сформированная так, что удаляет атом кислорода относящегося к сетчатке глаза, и потому опсины назвали ретинилиденовыми (retinylidene) белками. Бычий родопсин содержит 348 аминокислотных остатков. Соответствующий хромофор сетчатки глаза связывается с Lys296.

Опсины исключительно часто встречается в сетчатке глаза млекопитающих, у других групп животных дополнительно были найдены четыре хромофора с близкими свойствами. Это: (3,4)-дидегидроретиналь, (3R) — 3-гидроксиретиналь, (3S) — 3-гидроксиретиналь, и (4R) — 4-гидроксиретиналь. Много рыб и амфибий, используют также хромофор дегидроретиналь — (3,4)-дидегидроретиналь. У всех насекомых при исследовании выявлены энантиомер R 3-hydroxyretinal, за исключением хромофора dipteran, как у Cyclorrhapha, так называемых более крупных мух. Энантиомер R должен ожидаться, если 3-hydroxyretinal произведён непосредственно от каротиноидов-ксантофилов. Cyclorrhaphans, включая Дрозофилу, использование (3S) — 3-hydroxyretinal. Кальмар светлячка, как находили, использовал (4R) — 4-h}droxyretinal.

Классификация опсинов

Общие cведения о химии опсинов

Большинство опсинов — ретиноиды. Существует множество вариантов белков-опсинов; в частности, они различны у разных видов животных. Некоторые из них приведены в следующей таблице.

Ретиналь	Тип опсина	Пигмент	Длина волны света с макс. поглощением λMax, nm	Beispiele für das Vorkommen
11-cis-Retinal	Скотопсин	Родопсин	500	Человек, позвоночные, членистоногие, моллюски
11-cis-Retinal	UV-Фотопсин	UV-Йодопсин	340	Пчёлы
11-cis-Retinal	S-Фотопсин	S-Йодопсин	430	Обезьяны
11-cis-Retinal	M-Photopsin	M-Iodopsin	535
11-cis-Retinal	L-Photopsin	L-Iodopsin	565	Обезьяны Старого Света
11-cis-Retinal	XL-Photopsin	XL-Iodopsin	620	Птицы
3,4-Dehydro-11-cis-Retinal	Skotopsin	Порфиропсин	520	Пресноводные рыбы, амфибии
3,4-Dehydro-11-cis-Retinal	UV-Photopsin	UV-Цианопсин	360
3,4-Dehydro-11-cis-Retinal	S-Photopsin	S-Cyanopsin	420
3,4-Dehydro-11-cis-Retinal	M-Photopsin	M-Cyanopsin	530
3,4-Dehydro-11-cis-Retinal	L-Photopsin	L-Cyanopsin	580
3,4-Dehydro-11-cis-Retinal	XL-Photopsin	XL-Cyanopsin	620
9-cis-Retinal	Skotopsin	Iso-Rhodopsin	485
9-cis-Retinal	Photopsin	Iso-Iodopsin	515
3,4-Dehydro-9-cis-retinal	Skotopsin	Iso-Porphyropsin	510
3,4-Dehydro-9-cis-retinal	Photopsin	Iso-Cyanopsin	575
13-cis-Retinal	Bakterien-Opsin	Bakteriorhodopsin, «Halorhodopsin»	560	Галобактерии
		Melanopsin	485	Человек, ганглиозные клетки сетчатки

Опсины животных

.

└─o 
  ├─o Меланопсины / Опсины, связанные с Gq
  └─o 
    ├─o 
    │ ├─o Энцефалопсины / tmt-опсины
    │ │
    │ └─o Опсины позвоночных (зрительные и не связанные со зрительным восприятием)
    └─o
      ├─o Опсины, связанные с Go
      └─o 
        ├─o Нейропсины
        └─o 
          ├─o Перопсины
          │
          └─o Фотоизомеразы

Опсины позвоночных — нейропсины

.

└─o Пигменты древних позвоночных
  ├─o 
  │ ├─o Пигменты группы P
  │ │
  │ └─o Пигменты группы M/LWS
  └─o 
    ├─o Пигменты группы SWS1
    └─o
      ├─o Пигменты группы SWS2
      └─o 
        ├─o Пигменты группы RH2 
        │
        └─o Пигменты группы RH1 

Следующие типы опсинов идентифицированы в тканях млекопитающих. Невзирая на некоторое генетическое сходство этих соединений и изомеров, их функции до конца не установлены. ^{[Источник?]}

Название	Ген	Примечания
Меланопсин	OPN4	best studied novel opsin involved in circadian rhythms and pupillary reflex
Пинопсин (Pineal Opsin - Pinopsin)		wide range of expression in the brain, most notably in the pineal region
Опсин древних позвоночных (Vertebrate Ancient (VA) opsin)		имеет 3 изоформы: короткую VA short (VAS), среднюю VA medium (VAM), и длинную VA long (VAL). Экспрессируется во внутренней сетчатке, в горизонтальных и амакринных клетках
Парапинопсин (Parapinopsin (PP) Opsin)
Несетчаточный (экстраокулярный) родопсин-подобный опсин (Rhodopsin-Like Opsins, Exo-Rh)		Родопсин-подобный белок
Энцефалопсин (Панопсин)	OPN3	originally found in human and mice tissue with a very wide range of expression (brain, testes, heart, liver, kidney, skeletal muscle, lung, pancreas and retina)
Teleost Multiple Tissue (TMT) Opsin		Teleost fish opsin with a wide range of expression
Перопсин (Peropsin) «Retinal pigment epithelium-derived rhodopsin homolog»	RRH	expressed in the retinal pigment epithelium (RPE) cells
Retinal G protein coupled receptor	RGR	expressed in the retinal pigment epithelium (RPE) and Müller cells
Нейропсин	OPN5

</ref>

Опсины первого и второго рода

Классифицируют два типа опсинов — первого и второго типов. Сходство в их структуре и функции указывает на их конвергентное происхождение у бактерии и животных.

Опсины прокариот первого типа

Опсины прокариот имеют семь трансмембранных доменов, сходные по структуре с рецепторами, связанными с G-белками у эукариот. Несмотря на определённое сходство их строения, нет никаких подтверждений того, что они имеют эволюционное сходство; по-видимому, эти белки эволюционировали независимо друг от друга.

Некоторые бактерии фиксируют углерод без участия хлорофилла, используя для этого опсины первого типа (протеородопсины, галородопсины и бактериородопсины). Галобактерии используют фоточувствительные родопсины в процессах фототаксиса, в этом процессе участвуют, связанные с плазматическими мембранами, белки системы передачи сигнала, не имеющие отношения к G-белкам.

Группы опсинов второго типа

Два семейства опсинов позвоночных классифицируют по различиям в экспрессии и эволюционной истории. Родопсины, которые участвуют в сумеречном зрении, являются высокочувствительными к свету опсинами, и располагаются в палочках сетчатки, но с относительно невысокой плотностью, не обеспечивающей достаточной разрешающий способности глаза. Опсины колбочек расположены в клетках колбочек сетчатки, они участвуют в цветном зрении, и имеют меньшую светочувствительность, чем опсины палочек. Зато их плотность в сетчатке выше. Опсины колбочек также классифицируют по длине волн максимального поглощения света. Также для классификации часто сравнивают аминокислотные последовательности опсинов разных групп.

Оба подхода позволяют выделить четыре основных группы опсинов. У человека представлен следующий набор зрительных белков:

• Родопсин (Rh1, OPN2, RHO) — экспрессируется в палочках, участвует в ночном зрении
• Четыре типа опсинов колбочек (фотопсины) — экспрессируются в колбочках, участвуют в цветном зрении
  • Чувствительные в области длинных волн (Long Wavelength Sensitive, LWS, OPN1LW) опсины — λ_max в красном диапазоне
  • Чувствительные в области волн средней длины (Middle Wavelength Sensitive, RH2 или MWS) опсины — λ_max в зеленой части спектра
  • Чувствительные в области коротких волн 2 (SWS2) опсины — λ_max в синем диапазоне
  • Чувствительные в области коротких волн 1 (SWS1) опсины — λ_max в фиолетовой и ультрафиолетовой части диапазона

Для последних трех опсинов у человека известны связанные с ними гены: OPN1MW, OPN1MW2, и OPN1SW.

Разные животные могут обладать различными наборами фоторецепторных белков, спектры поглощения которых отличаются от спектров поглощения белков свойственных человеку. В связи с этим восприятие света и цвета у человека и животных, должно отличатся. Некоторые насекомые, например, могут видеть и в ультрафиолетовом диапазоне, в то время, как у других живых существ чувствительность фоторецепторов может быть сдвинута в инфракрасную область. Считается, что животные с одним типом опсинов видят окружающий мир монохромным (чёрно-белым).

Структура и функции

Опсины ковалентно связаны с ретиналем — альдегидной формой витамина А, связывание идет через конденсацию альдегидной группы ретиналя с ε-аминогруппой остатка лизина в седьмой трансмембранной альфа-спирали с образованием основания Шиффа. У позвоночных хромофор находится в цис-форме. Поглощение фотона приводит к изменению конформации в транс-состояние. Фотоизомеризация вызывает конформационные изменения в белке опсине и активирует каскад фототрансдукции.

Опсины содержат семь трансмембранных альфа-спиральных доменов, соединенных тремя внеклеточными и тремя цитоплазматическими петлями. Многие остатки аминокислот являются эволюционно консервативными между разными группами опсинов. Остаток Lys296 консервативен во всех известных опсинах и служит сайтом связывания основания Шиффа с хромофором.

Механизмы зрительных процессов с участием опсинов

Сначала даётся краткое описание структуры и развития фоторецепторов мыши, сопровождаемых резюме недавних исследований фототрансдукции палочки с акцентом на информацию, подбираемой от образцов мыши. В конце, будет упомянут недавний прогресс в обучающихся колбочках мыши.

Структура палочек и колбочек

Палочки составляют ~97% фоторецепторов сетчатки глаза мыши, колбочки — остальное (Картер-Доусон и LaVail, 1979). Методика измерений параметров клеток фоторецепторов мыши как и фоторецепторов приматов аналогична (Стол 2 и иллюстрация 2). Внешняя доля — приблизительно 1.4 мкм. в диаметре и 24 мкм. в длину для палочек, и, соответственно, приблизительно 1.2 мкм. и 13 мкм. для колбочек. Эти величины являются значительно меньшими, чем у фоторецепторов земноводных (иллюстрация 1).

Таблица 2.

• Таблица 2. Физические измерения внешней доли палочек мыши и колбочек Саламандры, фоторецепторы примата включены для сравнения.

Палочки и колбочки имеют четыре первичных структурных/функциональных областей: внешняя доля, внутренняя доля, тело ячейки и синаптический терминал. Внешняя доля связана с внутренней долей через тонкую соединительную ресницу. Внешняя доля является заполненной плотным прозрачным веществом мембранных дисков (иллюстрации 2 и 3), разделённой промежутками в приблизительно в 28 нм. Диски несут визуальный пигмент (rhodopsin в палочках и разновидности пигментов колбочки в колбочках) и других компонентах трансдукции или как трансмембранные или периферийные мембранные белки (иллюстрация 3). Визуальный фотопигмент — самый насыщенный белок во внешней доле (мембране). Важность визуального пигмента как главного структурного компонента демонстрируется у мыши родопсин-нокаута, палочке, внешние доли которой не в состоянии сформироваться (Humphries и др., 1997; Лем и др., 1999). Фоторецепторы палочки этой мыши — выродившийся сопровождаемый представитель колбочек. Упаковочная плотность молекул пигмента на дисках необычно однородна поперек различных позвоночных разновидностей, содержащихся на площади ~25000 мм², соответствуя концентрации ~ 3mM (Harosi, 1975). Общее количество молекул пигмента во внешней доле может таким образом быть вычислено примерно от ее объема конверта. Плотный стек дисков очень увеличивает вероятность захвата фотона. Интересное различие между палочками и колбочками — это то, что диски палочки(за исключением возникающих дисков в основе внешней доли) полностью усвоены и поэтому физически отдельные от плазменной мембраны, тогда как диски колбочки остаются свёрнутыми плазменной мембраной. Открытые диски колбочки предлагают намного большую поверхностную область для быстрых потоков веществ между внешностью клетки и интерьером, по типу передачи хромофора для регенерации фотопигмента и быстрой динамики кальция в течение световой адаптации.

Рис.3.

Рис.2.

• Рис. 2. Низкая чувствительность палочек и колбочек обезьяны с расширением внешних дисков (мембран) доли.
• Рис.3. Схематическая диаграмма родопсина во внешних дисках (мембран) доли.

Внутренняя доля фоторецепторов содержит endoplasmic сеточку и аппарат Гольджи. Это также упаковано митохондрия, близко, смежно с внешней долей (иллюстрации 2 и 3), чтобы обеспечить высокий спрос на метаболическую энергию, связанную с фототрансдукцией. Все белки, предназначенные для внешней доли, должны пройти через узкую зону соединительной ресницы между внешним и внутренними долями.

Синаптический терминал передает световой сигнал к нейронам второго уровня в сетчатке: к биполярным и горизонтальным ячейкам. В темноте есть устойчивый внутренний поток («тёмный поток») через проводимость катиона на мембране внешней доли (Hagins и др., 1970), деполяризуя палочку или колбочку и поддерживая устойчивый синаптический выпуск глутамата. Свет закрывает эту проводимость катиона («светочувствительная» проводимость, состоя из cGMP-gated каналов) служит, чтобы остановить темный поток и произвести мембранную гиперполяризацию как ответ. Эта гиперполяризация уменьшает или заканчивает темный глутаматный выпуск. Сигнал далее обрабатывается другими нейронами в сетчатке прежде, чем передаётся в высшие отделы зрительных центров в мозге.

Зрительные пигменты палочек и колбочек мыши

Некоторые исследователи до сих пор ошибочно считают, что наличие определённого числа опсинов в тканях сетчатки должно означать и существование такого же числа колбочек (видимо исходя из предположения: одна колбочка — один опсин). Подтверждения этой догадке так и не получено. Наоборот доказано, что в колбочке одновременно может находится несколько различных опсинов входящих в состав светочувствительных пигментов.

Несмотря на это, по прежнему продолжаются попытки объяснения механизмов цветовосприятия, основанных исключительно на предположении о существовании различных типов колбочек с различными пигментами, чувствительными к различным областям спектра. Пример такого подхода прослеживается и в работе, посвящённой исследованию сетчатки глаза мыши.

В сетчатке мыши обнаружены единственный пигмент палочки, родопсин, и два пигмента колбочек. Авторы предполагают, что пигменты чувствительные к коротковолновой области находятся только в S-(синих) колбочках, а пигменты чувствительные к длинноволновой оласти соответственно в M.-(зелёных) колбочках, с максимальной спектральной чувствительностью в 360 нм и 508 нм, соответственно. Мышь необычна в том индивидуальном составе -S и -М. пигментов колбочек, когда уровень пигмента М колбочки имеет градиент уменьшения от спинной до брюшной части сетчатки (Applebury и др., 2000).

Мышь-rhodopsin и пигменты колбочек принадлежит семье высшего качества соединенных рецепторов Белка г (GPCRs). С высокой разрешающей способностью (2.8 Å) была определена трехмерная структура банка основания бычьего rhodopsin в 2000 Palczewski и др. (иллюстрация 9b) (Palczewski и др., 2000; Stenkamp и др. 2002). Будущий вызов должен решить структуру пигментов конуса, которая намного более непостоянна, чем rhodopsin.

Иллюстрация 9.

Иллюстрация 9b.

• Иллюстрация 9. Структурная модель бычьего родопсина, показ семи трансмембранных компонентов и участка приложения в сетчатке глаза. Семь ТМ helices показывают пронумерованные серые коробки, и β-strands — берега показывают стрелки. Соответствующие диапазоны остатка этого ТМ helices следующие: я, 35-60; II, 71-100; III, 107—137; IV, 151—173; V, 200—225; VI, 247—277; VII, 286—306; VIII, 310—324. Расплющенная линия указывает двусернистое обязательство C110-C187, расположенное в интерфейсе между областями EC и ТМ. Переизданный от (Rader и др., 2004)
• Иллюстрация 9b. Пара стерео кристаллической структуры rhodopsin. От Stenkamp и др. 2002.

Исследования в области индентификации фоторецепторных опсинов

Недавно были опубликованы работы в которых были предложены возможные механизмы трансдукции колбочки сетчатки рыбы как образца (Kawamura и др., 2004; Shimauchi-Matsukawa и др., 2005; Tachibanaki и др., 2005; Tachibanaki и др., 2001; Wada и др., 2006). Однако, несмотря на изучение фототрансдукции палочки за счёт комбинации генетики мыши и микро электродов, позволяющих делать запись нервных импульсов на примерах сетчатки мыши, была до недавнего времени ограничена исследованиями ЭРГА. Это связано с тем, что процент колбочек в сетчатке мал (~3%) и недолговечность внешней доли (мембраны) (САЛАТ РОМЭН).

Это препятствие было, наконец, преодолено Pugh и коллегами (Никонов и др., 2005; Никонов и др., 2006). Обычную регистрацию пипетки всасывания, которая вовлекает попадание ПЗУ в пипетку всасывания («РОТ в»), и не допускают более хрупким САЛАТОМ РОМЭН хорошо вовлекать ПЗУ в пипетку всасывания. Вместо этого Pugh и коллеги тянули часть внутренней доли («РОТ»), фоторецептора колбочки, относящейся к сетчатке глаза пластины, позволяя длинную, устойчивую регистрацию. Предварительно показано, что та же самая информация могла быть получена, делая запись или от внешней или от внутренней доли земноводных палочек и колбочек (Yau и др., 1981) как ожидается от природы циркулирующего потока.

Чтобы преодолевать трудность идентификации колбочек с ~3% в сетчатке мыши, Pugh и коллеги использовали три различных вида мышей.

• Первый вид испытывает недостаток в нервном лейциновом факторе транскрипции застежки — молнии (Nrl) (Mears и др., 2001), который решительно изменяет судьбу клетки фоторецепторов палочки, превращая их в подобные колбочке фоторецепторы (Даньеле и др., 2005; Никонов и др., 2005).
• Второй EGFP экспрессов в кодбочках мыши, который облегчает/проверяет их идентификацию (Fei и Hughes, 2001).
• Третий испытывает недостаток в палочке transducin α-subunit (gnat1-/-), который блокирует фототрансдукцию прута (Calvert и др., 2000).

Иллюстрация 16.

• Иллюстрация 16. Ответы вспышки фоторецепторов колбочек мыши от различных генотипов. a. Сравнение среднего ответа колбочек при вспышках с 361 нм и при вспышках с 510 нм (b). Сравнение средних ответов на вспышки с 361 нм дикого типа S-cones, gnat1-/- или Nrl-/- колбочки, и палочки, зарегистрированные под тем же самым «РТОМ» условии. Каждый след измерен с одиночной вспышкой в его пике. Данные от рис. 4E и F (Никонов и др., 2006) с разрешением из Университетской Прессы Rockefeller.

В случае линии мыши EGFP, фоновый свет выбирается таким, чтобы подавить ответ палочки так, чтобы ответ колбочки мог быть изолирован. В результате ответ колбочки немного приспособлен светом, поэтому немного более быстр и меньший для данной интенсивности испытательной вспышки, чем это от gnat1-/- или Nrl-/- колбочки. Когда этот фактор был учтён, лёгкие свойства ответа колбочек мыши, зарегистрированных от трёх mouselines, очень подобны и как ожидается они относятся к колбочкам млекопитающих (иллюстрация 16, Стол 3) (Никонов и др., 2006). Видно, что среди этих особенностей — колбочки мыши намного более терпимы, чем палочки мыши к обесцвеченному пигменту. Тёмный поток воспринимается более существенно в колбочках. После воздействия ярких вспышек, которые отбеливают существенную фракцию фотопигмента. Вызывает удивление, что инактивация М. пигмента более задержана, чем от пигмента S в отсутствии GRK1, предлагая существование GRK1-независимого механизма инактивации для пигмента S. Nrl-/- колбочки отличаются от дикого типа в определённых отношениях. Их внешние доли короче, более беспорядочны и подвергаются медленному вырождению (Даньеле и др., 2005). Кроме того, в отличие от дикого типа, Nrl-/- колбочки выражают намного более высокий процент активности от S-opsin. Таким образом, трансгенные мыши, выражающие EGFP в их колбочках и gnat1-/- мыши лучше чем Nrl-/- мыши для того, чтобы изучать физиологию колбочки.

Таблица 3.

• Таблица 3. Динамика и параметры чувствительности палочек и колбочек мыши 1.

Смотри также

• Фотосинтез
• Оптогенетика
• Палочки (сетчатка)
• Колбочки (сетчатка)
• Лаборатория Р.Е.Марка

Внешние ссылки

• Review of opsins and current research: doi:10.1098/rstb.2009.0051
  Вы можете подставить цитату вручную или с помощью бота.
• Illustration — иллюстрации с сайта Baldwin-Wallace College
• MeSH Opsin